DE655944C

DE655944C - Process for refining steel

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Publication number: DE655944C
Application number: DES111348D
Authority: DE
Original assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Current assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Priority date: 1933-10-17
Filing date: 1933-10-17
Publication date: 1938-01-26

Description

Verfahren zur Veredelung von Stahl Bei den Untersuchungen über die Einwirkung voll schmelzflüssigen, kieselsäurereichen, etwa 5o bis 6o0/, Si02 enthaltenden Schlakken auf Stahl wurde festgestellt, daß in gewissen Fällen eine heftige Gasentwicklung eintritt. Gießt man z. B. einen kohlenstoffhaltigen, nicht beruhigten Stahl, der gegebenenfalls Mangan enthalten kann, dem aber keine Beruhigungsmittel, wie Silicium, Aluminium, Titan o. dgl., zugesetzt sind, vorsichtig auf die am Boden einer Gießpfanne befindliche Schlacke, so beobachtet inan ein starkes Kochen.Process for the finishing of steel In the investigations on the Exposure to fully molten, silicic acid-rich, containing about 5o to 6o0 /, Si02 Slack on steel has been found to cause violent evolution of gas in certain cases entry. If you pour z. B. a carbonaceous, non-killed steel that may contain manganese, but no sedatives such as silicon, Aluminum, titanium or the like are added, carefully on the bottom of a ladle If the slag is present, then a strong boiling can be observed.

Die Feststellungen, welche sich aus den Versuchen ergeben, lassen sich folgendermaßen zusammenfassen: i. Es besteht keine Beziehung -zwischen der bei der Reaktion auftretenden Gasbildung und dem Endgehalt des Stahles an Sauerstoff. Es kann sich also nicht um eine Entgasungserscheinung handeln, die parallel mit einer Desoxydation verläuft.The findings that result from the experiments can be can be summarized as follows: i. There is no relationship between them gas formation occurring during the reaction and the final oxygen content of the steel. So it cannot be a degassing phenomenon that is parallel with a deoxidation takes place.

2. Mit einer siliciumreichen Schlacke von bestimmter Beschaffenheit und bestimmter Temperatur tritt die Gasentwicklung nur dann auf, wenn der Kohlenstoffgehalt des Stahles einen Mindestwert übersteigt.2. With a silicon-rich slag of a certain texture and a certain temperature, the evolution of gas occurs only when the carbon content of the steel exceeds a minimum value.

3. Bei einem bestimmten Stahl finit niedr igeinKohlenstoffgehalt und bestimmter Temperatur tritt die Gasbildung erst bei einem 1-lindestgehalt der Schlacke an Eisenoxydul auf.3. For a given steel, finite low carbon content and At a certain temperature, gas formation only occurs when the slag has a minimum content of 1 of iron oxide.

:I. Bei dem gleichen Stahl und einer an Eisenoxydul armen Schlacke treten die Gasbildung und die damit verbundene Durchwirbelung für gewisse Kohlenstoffgehalte erst auf, wenn man eine stark überhitzte Schlacke anwendet, und zwar um so stärker, je mehr die Schlacke überhitzt ist.: I. With the same steel and a slag poor in iron oxide gas formation and the associated turbulence occur for certain carbon contents only on when you use a strongly overheated slag, and all the more so, the more the slag is overheated.

Mit Schlacken, die So bis 6o01, Kieselsäure und etwa '21/, Eisenoxydul enthalten, und einem Stahl, dessen Kohlenstoffgehalt z. B. 10/" beträgt, entsteht die Gasbildung sehr leicht schon dann, wenn die Schlacke eine Temperatur hat, die der des Bades entspricht.With slag, the So up to 6o01, silica and about '21 /, iron oxide contain, and a steel whose carbon content z. B. 10 / "is created gas formation very easily when the slag has a temperature that corresponds to that of the bathroom.

Mit Stählen, die 0,3 bis o,50/, Kohlenstoff enthalten, und mit den gleichen Schlakken treten die gleichen Erscheinungen auf, «-enn die Schlacke stark überhitzt ist, dagegen nicht, wenn man ohne diese Überhitzung der Schlacke arbeitet.The same phenomena occur with steels containing 0.3 to 0.50% carbon and with the same slag, "- if the slag is severely overheated, but not if one works without this overheating of the slag.

Ist bei den Schlacken gleicher Art der Gehalt an Eisenoxy dul hoch, beispielsweise g bis io°J" und in ihnen außerdem nur noch Kieselsäure und Tonerde enthalten, so zeigen sich diese Erscheinungen auch dann, wenn die Stähle weich und die Schlacken nicht überhitzt sind.If the iron oxide content is high in slags of the same type, for example g to 10 ° J "and in them only silica and alumina contained, these phenomena also appear when the steels are soft and the slags are not overheated.

Daraus geht hervor, daß die Ursache für die Gasbildung beim Aufgießen von Stahl auf kieselsäurereiche Schlacken die Bildung von Kohlenoxyd ist, das durch Reduktion gewisser Bestandteile der Schlacke durch den Kohlenstoff des Stahles entsteht. Diese Bestandteile der Schlacke sind Eisenoxydul, Manganoxy dul oder Kieselsäure, alles Sauerstoffverbindungen, die wesentlich leichter reduzierbar sind als Kalk, Magnesia, Titansäure, Tonerde, Natriumoxyd und andere in der Schlacke vorhandene Bestandteile. Es findet also eine tatsächliche Oxydation des Kohlenstoffes statt, obwohl die Kohlenstoffgehalte von Stahlproben vor und nach der Reaktion nicht immer so stark voneinander abweichen, daß sie nicht als Analysenfehler bezeichnet werden könnten. Diese Geringfügigkeit der Unterschiede im Kohlenstoffgehalt spricht aber nicht gegen die Auffassung, daß die aufgetretene und festgestellte Durchmischung von Schlacke mit Stahl auf Oxydation des Kohlenstoffes unter Bildung von Kohlenoxyd zurückzuführen ist, denn es genügt schon die Oxydation sehr kleiner Kohlenstoffmengen, um ein großes Gasvolumen bei der Temperatur von 1500' zu erzeugen. Je höher die Temperatur der Schlacke und auch die des Metalls liegt -man hat natürlich kein Interesse, das Metall zu überhitzen -, um so mehr wird die endothermische Reduktion von Schlackenbestandteilen durch den Kohlenstoff des Stahles begünstigt und um so stärker werden die in der Schlacke vorhandenen Silicate dissoziiert, weshalb die Schlacken bei gleicher Zusammensetzung bei hoher Temperatur einen höheren Gehalt an freien Oxyden haben.It follows that the cause of the gas formation when pouring From steel to silica-rich slag the formation of carbon dioxide is caused by Certain constituents of the slag are reduced by the carbon in the steel. These components of the slag are iron oxide, manganese oxide or silica, all oxygen compounds that are much more easily reducible than lime, Magnesia, titanic acid, Alumina, Sodium Oxide, and others in the slag existing components. So there is an actual oxidation of the carbon instead, although the carbon content of steel samples before and after the reaction is not always differ from one another so strongly that they are not referred to as analytical errors could become. This insignificance of the differences in carbon content speaks but not against the view that the mixing that occurred and was observed from slag with steel to oxidation of carbon with the formation of carbon oxide due to the fact that the oxidation of very small amounts of carbon is sufficient, to generate a large volume of gas at the temperature of 1500 '. The higher the Temperature of the slag and also that of the metal - one is of course not interested in to overheat the metal - the more the endothermic reduction of slag constituents becomes favored by the carbon of the steel and all the stronger are those in the Silicate present in the slag dissociates, which is why the slag has the same composition have a higher content of free oxides at high temperatures.

Es wurde nun versucht, diese Erscheinungen gewerblich auszunutzen und dabei die Herstellung von sauerstoffarmem Stahl zu ermöglichen, was von vornherein als widerspruchsvoll angesehen werden könnte.Attempts have now been made to exploit these phenomena commercially and to enable the production of low-oxygen steel, something from the start could be viewed as contradicting itself.

Um ein gutes Frgebnis zu erzielen, muß die Kohlenoxydbildung und die gegebenenfalls gleichzeitig verlaufende Oxydation des Mangans durch die Kieselsäure der Schlacke bewirkt werden, wi--c'Iurch man einen an Silicium angereicherten Stahl einerseits, andererseits eine einen höheren Gesamtgehalt an MnO und Fe0 aufweisende Schlacke enthält.In order to achieve a good result, the formation of carbon oxides and the possibly simultaneous oxidation of the manganese by the silica of the slag, which makes a silicon-enriched steel on the one hand, and on the other hand a higher total content of MnO and FeO Contains slag.

Es wurde nun festgestellt, daß gute Ergebnisse mit Stählen, deren Kohlenstoffgehalt über 0,3 °/o, etwa zwischen 0,3 bis 0,5 °/o, liegt, und mit Schlacken, die arm an Eisenoxydul sind, dann erzielt werden können, wenn man die Schlacke über den Schmelzpunkt des Stahles hinaus, beispielsweise auf Temperaturen von 160o° C, überhitzt.It has now been found that good results can then be achieved with steels whose carbon content is above 0.3 %, for example between 0.3 and 0.5% , and with slags which are poor in iron oxide if the slag is overheated above the melting point of the steel, for example to temperatures of 160 ° C.

Beim Arbeiten mit so hocherhitzten Schlakken erzielt man sowohl eine merkliche Anreicherung des Stahles an Silicium als auch gleichzeitig eine wesentliche Herabsetzung des Sauerstoffgehaltes des Stahles, der nach der Behandlung weniger als 25 % des ursprünglichen Sauerstoffgehaltes betrug. Der so gewonnene Stahl konnte ohne Schwierigkeiten gegossen werden und blieb in der Kokille unter einer Holzkohleschicht absolut ruhig, ohne daß Beruhigungsmittel, wie Silicium, Aluminium oder Titan, zugesetzt werden mußten.When working with such highly heated slugs, you get both one noticeable enrichment of the steel in silicon as well as a substantial one at the same time Reduction of the oxygen content of the steel, which is less after the treatment than 25% of the original oxygen content. The steel obtained in this way could be poured without difficulty and remained in the mold under a layer of charcoal absolutely quiet, without the addition of sedatives such as silicon, aluminum or titanium had to be.

Stähle mit einem höheren Kohlenstoffgehalt verlangen keine so starke Überhitzung der: @ Schlacke wie weiche oder halbweiche Stähle. Bei Kohlenstoffgehalten von o,8 bis r °/o des Stahles war eine Überhitzung der Schlacke überhaupt nicht mehr erforderlich. Bei Verarbeitung von Stählen, deren Sauerstoffgehalt infolge des hohen Kohlenstoffgehaltes nur sehr gering war, ließ sich eine wirksame Herabsetzung des Sauerstoffgehaltes durch Analyse nicht mehr feststellen, denn die Abweichungen lagen innerhalb der bei Entnahme verschiedener Proben festgestellten Unterschiede. Es wurde jedoch eine Anreicherung an Silicium ohne Bildung von Einschlüssen festgestellt. Einschlüsse würden aber bekanntlich dann vorhanden sein, wenn man Silicium in üblicher Weise ohne Mitwirkung der Schlacke zusetzen würde. Auch zeigte sich, daß der Stahl in den Kokillen nicht stieg, obwohl kein Beruhigungsmittel zugesetzt worden war.Steels with a higher carbon content do not require such strong ones Overheating of the: @ slag such as soft or semi-soft steels. With carbon contents from 0.8 to 1/3 of the steel there was no overheating of the slag at all more required. When processing steels, their oxygen content as a result the high carbon content was only very low, an effective reduction could be achieved the oxygen content can no longer be determined by analysis, because the deviations were within the differences found when different samples were taken. However, an accumulation of silicon without the formation of inclusions was found. As is well known, inclusions would be present if silicon were used in the usual way Way would clog the slag without involvement. It was also shown that the steel in the molds did not rise even though no sedative had been added.

Der Stahl wird vorsichtig in die Gießpfanne gegossen. Bei harten Stählen sind Unterbrechungen beim Eingießen des Stahles einpfelilenswert. Man regelt die Gußgeschwindigkeit so, daß durch die Oxydation des Kohlenstoffes zwar eine Dttrchmischun g von Schlacke mit dem Metall stattfindet, jedoch ein Oberlaufen verhindert wird.The steel is carefully poured into the ladle. With hard steels interruptions when pouring the steel are worth pointing out. One regulates them Casting speed so that a Dttrchmischun by the oxidation of the carbon g of slag takes place with the metal, but prevents overflow.

Das neue Verfahren besteht also grundsätzlich darin, die teilweise Reduktion der Kieselsäure der Schlacke durch den Kohlenstoff des verwendeten Stahles zur Bildung von Gas und zu einer Durchmischung des Systems auszunutzen, wodurch eine schnelle Reaktion erzielt wird. Es muß daher der Stahl entweder einen genügend holten Kohlenstoffgelialt besitzen, oder es muß bei mittleren Kohlenstoffgehalten mit überhitzter Schlacke gearbeitet werden. Man muß ferner Schlacken verwenden, die arm an Eisenoxydul sind, weil sonst an Stelle der Reduktion der Kieselsäure der Schlacke eine Reduktion des Eisenoxyduls stattfindet.The new procedure basically consists in the partial Reduction of the silica in the slag by the carbon in the steel used to the formation of gas and to a thorough mixing of the system, whereby a quick response is achieved. The steel must therefore either be sufficient or it must have medium carbon contents be worked with overheated slag. One must also use slag, which are poor in iron oxide, because otherwise instead of the reduction of silicic acid a reduction of the iron oxide takes place in the slag.

Das Verfahren führt zu gleichmäßigen Ergebnissen. Die Beruhigung tritt ohne Aluininium oder mit nur geringem Aluminiumzusatz ein. Das Verfahren ermöglicht es, in kurzer Zeit Silicium in einen Stahl von geringem Sauerstoffgehalt einzuführen; beispielsweise sind für die Behandlung einer Stahlmenge von 15 t nur wenige Minuten erforderlich.The procedure leads to consistent results. The reassurance kicks in without aluminum or with only a small amount of aluminum added. The procedure enables to introduce silicon into a low-oxygen steel in a short time; For example, it only takes a few minutes to treat a quantity of steel of 15 t necessary.

Beispiele i. 15 t Stahl mit 4365 % C, 0,010 % Si, 0,440 °%a Mn wurden portionsweise auf eine schmelzflüssige, synthetische, heiße, dünnflüssige Schlacke gegossen, die 56 % Kieselsäure und außerdem 3 % Mn O enthielt und sehr arm an Eisenoxydul (0,75 % Fe0) war. Es fand ein heftiges Kochen statt. Die Gesamtdauer des Eingießens des Stahles betrug 5 Minuten. Nach dem Absitzen der Schlacke wurde der Stahl gegossen, ohne daß in den Kokillen Beruhigungsmittel zugesetzt worden waren. Der Stahl hatte folgende Zusammensetzung: 1,310'/, C, o,i4o % Si, 0,22o 0/0 Mn. Der Siliciumgehalt ist also um 0,130°/o erhöht worden. Die Schlacke selbst ist reicher an MnO und Fe 0 geworden, aber ärmer an Kieselsäure. Sie enthält 45 % Si O@, 2,3 0/0 Fe 0 und 8 % Mn O.Examples i. 15 t of steel with 4365 % C, 0.010 % Si, 0.440% a Mn were poured in portions onto a molten, synthetic, hot, thin slag that contained 56% silica and also 3% Mn O and was very low in iron oxide (0, 75% Fe0) was. There was violent boiling. The total time for pouring the steel was 5 minutes. After the slag had settled, the steel was poured without sedatives having been added to the molds. The steel had the following composition: 1.310%, C, 0.14o% Si, 0.22o 0/0 Mn. The silicon content has thus been increased by 0.130 per cent. The slag itself has become richer in MnO and Fe 0, but poorer in silica. It contains 45% Si O @, 2.3 0/0 Fe 0 and 8% Mn O.

2. Unter ähnlichen Bedingungen wie im Beispiel i wird ein Stahl mit o,630 % C, 0,010'/, Si, 1,44o % Mn, o,oi To % O auf eine schmelzflüssige Schlacke gegossen, die 52 % S102, 0,73 % Fe 0 und 5 % Mn 0 enthält. Die Gasbildung ist sehr heftig und führt zu den gleichen Erscheinungen wie im Beispiel i. Der nach dem Absitzen der Schlacke gegossene Stahl enthält o,61o% C, o,i22% S1, 0,96o % Mn, 0,003 % O. Er ist also wesentlich siliciumreicher und wesentlich sauerstoffärmer geworden. Die Schlacke enthält 43 0/0 S102, 2,5 % Fe 0 und f0,5 % Mn 0.2. Under similar conditions as in example i, a steel with o, 630% C, 0.010 '/, Si, 1.44o% Mn, o, oi To% O on a molten slag cast containing 52% S102, 0.73% Fe 0 and 5% Mn 0. The gas formation is very violent and leads to the same phenomena as in example i. The one after sitting down Steel cast from the slag contains 0.610% C, 0.122% S1, 0.960% Mn, 0.003% O. So it has become much richer in silicon and much poorer in oxygen. The slag contains 43 0/0 S102, 2.5% Fe 0 and f0.5% Mn 0.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for refining steel with 0.3 to 0.5 0/0 C with the aid of S102 containing acidic, non-reducing slag by pouring the steel into liquid slag, characterized in that the steel containing 0.4% C, for example, is carefully in overheated to more than 160o ° C, less than 2% FeO containing thin liquid slag can flow.

2. Process for refining steel with more than 0.5% C with the help of S10, containing acidic, non-reducing slags by pouring the steel into liquid slag, characterized in that the 1% C containing, for example Steel carefully, preferably with interruptions, into the one containing less than 2% FeO low-viscosity slag can flow in.