DE967617C - Gasmetallurgisches Verfahren zur Verbesserung von Metallschmelzen, insbesondere von Stahl- und Gusseisenschmelzen - 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.

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.

Die Läuterungsbehandlung der Stähle kann mit diesen Mitteln sowohl in den Schmelzgeräten selbst, d. h. im Martinofen, Elektroofen und im Konverter,

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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.

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 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.

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:

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.

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.

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.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

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 '

2. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch ι bei Herdofen, Konvertern und Pfannen allein oder auch im Herdofen bzw. Konverter und der Pfanne.

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.

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.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung R 104 591 VI /18 b; 10 deutsche Patentschriften Nr. 216079, 55739°'

620572; .-.'Zeitschrift für Metallkunde«, 1929, S. 100, 101;

1931, S. 95, 96, 274 bis 282;

»Journal of the Institute of Metals«·, 1930, Nr. 2, 15

S. 305 bis 330.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

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