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DE1168461B - Verfahren zum Behandeln von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen - Google Patents

Verfahren zum Behandeln von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen

Info

Publication number
DE1168461B
DE1168461B DEF29100A DEF0029100A DE1168461B DE 1168461 B DE1168461 B DE 1168461B DE F29100 A DEF29100 A DE F29100A DE F0029100 A DEF0029100 A DE F0029100A DE 1168461 B DE1168461 B DE 1168461B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
melt
metal
reaction
reaction chamber
halides
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEF29100A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Heinrich Feichtinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Georg Fischer AG
Original Assignee
Georg Fischer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Georg Fischer AG filed Critical Georg Fischer AG
Publication of DE1168461B publication Critical patent/DE1168461B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0081Treating and handling under pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

  • Verfahren zum Behandeln von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Behandeln von Metall-, insbesondere Stahlschmelzen zwecks Entgasung, Desoxydation, Ausbildung von feinst und gleichmäßig verteilte Kristallisationskeime bildenden Einschlüssen sowie zwecks Einbringung von Legierungselementen in gleichmäßiger Verteilung in einer feuerfest ausgekleideten vertikal angeordneten Durchfiußreaktionskammer.
  • Zum Stand der Technik gehören vorerst sämtliche Chargenverfahren oder Pfannenverfahren zum Einführen der Behandlungsmittel in die Schmelze z. B.: A. Das Einwerf-Verfahren, wobei die Behandlungsmittel von oben her, gegebenenfalls vor dem Einfüllen der Schmelze, in eine Pfanne eingeworfen werden.
  • B. Das Einschieben oder Einpressen der Behandlungsmittel durch eine öffnung (Bohrung, Düse) in der Seitenwand oder im Boden.
  • C. Das Eintauchen der Behandlungsstoffe in einem umhüllenden Schutzrohr, welches in der Schmelze abschmilzt.
  • D. Die Lanzenverfahren, bei denen die Behandlungsmittel mittels eines nicht abschmelzenden Rohres unter der Schmelzenoberfläche oder unter der Schlacke eingeführt werden.
  • Bei diesen Chargenverfahren können immer nur begrenzte Mengen der Schmelze behandelt werden; bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Durchflußverfahren.
  • Bei den vorgenannten Chargenverfahren fehlt ferner die gegen Zutritt der Außenatmosphäre gesicherte und mit einer kontrollierten Atmosphäre, bzw. mit chemisch hochaktiven Dämpfen von Reaktionsstoffen erfüllte Reaktionskammer. Ferner fehlt die Möglichkeit der Zerteilung eines Schmelzstrahles mit Hilfe eines Strahles flüssiger, verdampfender Reaktionsstoffe in kontinuierlichem Fließvorgang. Es fehlen die großen inneren Reaktionsflächen, die bei Stoffen in feinstzerteiltem Zustand gebildet werden.
  • Bei allen diesen Chargenverfahren entstehen Gefahren und Belästigungen für das Bedienungspersonal. Je nach Temperatur der Schmelze und Dampfdruck der Behandlungsmittel entstehen gefährliche Explosionen, wie z. B. beim Einführen von Magnesium in eine Stahlschmelze. Die der Schmelze entzogene Aufheiz-, Schmelz- und Verdampfungswärme bildet vorübergehend eine halbharte Schale um den Magnesiumkern, die bei ansteigendem Dampfdruck explodiert.
  • Bei der Behandlung in Pfannen muß ferner mit lokalen inhomogenen Reaktionen gerechnet werden. Dies wirkt sich besonders ungünstig aus, falls gemäß der Erfindung feinst und gleichmäßig verteilte erstarrungskeimbildende Einschlüsse entstehen sollen. Es liegt in der Natur einer chemischen Ausscheidungsreaktion, daß die Ausbildung, Gestalt und Zusammensetzung der Ausscheidungen weitgehend von den Konzentrationsverhältnissen abhängig sind. An der Stelle, wo der Reaktionsstoff in die Pfanne eingeführt wird, findet eine starke lokale Konzentrationserhöhung statt, während es an entfernten Stellen zu keiner oder nur geringer Primärreaktion kommen kann.
  • Bei dem »Einschiebeverfahren« nach B besteht ferner die Gefahr der Pfropfenbildung, d. h. des Einfrierend von Schmelze in der Zuleitung, wodurch diese verstopft wird.
  • Zum Stand der Technik gehören ferner D-urchflußverfahren, wobei die Schmelze mittels eines Strahles von Inertgas zerstäubt wird.
  • Bekanntgeworden ist ferner eine Einrichtung zum Behandeln von Schmelzen, vorab zum Entschwefeln und Entphosphoren mit Hilfe eines Strahles von Wasserstoff oder anderen reduzierenden Gasen in einer Kammer. Dabei wird Wasserstoffgas aus Düsen schräg von oben auf das im unteren Teil der Behandlungskammer sich aufstauende Schmelzbad geblasen. Die Desoxydation der Schmelze mit Wasserstoff verursacht eine starke Aufgasung derselben mit teils schädlichen Folgen. Der Rühreffekt beim Einblasen ist nicht zu vergleichen mit der zerteilenden Wirkung, wie sie ein explosionsartig verdampfender Stoff im Gießstrahl bewirkt.
  • Zum Stand der Technik gehören ferner Frischverfahren in Kataraktkolonnen. Deren Zweck ist jedoch das Einführen von Sauerstoff in die Schmelze, während dieser gemäß Erfindung ferngehalten werden soll. Kataraktkolonnen haben den Nachteil, daß sehr oft die Schmelze in ihnen einfriert. Sie lassen sich also weder mit Zweck noch Art des erfindungsgemäßen Verfahrens vergleichen.
  • Bekannt sind ferner die sogenannten Rinnenverfahren, wobei eine Metallschmelze in einer zumeist offenen Rinne, beispielsweise mit Luftsauerstoff, Ferromangan, Spiegeleisen usw., behandelt wird. Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, zwecks besserer Durchmischung Siebböden, Kaskadenfall oder eine Wirbeldüse in den »Metallbach« einzubauen. Auch diese Art der Zugabe und Zuteilung kann nicht die gleiche Wirkung haben wie die Behandlung in der Dampfphase und im Strahl. Bei den Rinnenverfahren fehlt die Möglichkeit verdampfende Reaktionsstoffe so zuzusetzen, daß eine Zerteilung der Schmelze auf kleine Tropfen erfolgt. Sie ermöglichen somit keine einwandfreie Reaktion zwischen Schmelze und Dampfphase.
  • Bekannt sind ferner Stranggießverfahren, kombiniert mit der Umwandlung von flüssigem Roheisen in Stahl durch Behandlung mit oxydierenden und reduzierenden Mitteln, die mit Hilfe von Injektionsdüsen oder eines Stranges in die flüssige Schmelze eingebracht werden, wobei die Schmelze den Reaktionsraum völlig ausfüllt. Diese Einführungsmethode ist mit dem »Einschieben« in Pfannen zu vergleichen und besitzt auch dessen Nachteile, wie Explosionsgefahr, Verstopfungsgefahr, d. h. Pfropfenbildung. Es kann sich auch kein mit Dämpfen erfüllter Reaktionsraum ausbilden.
  • Bekannt ist ferner ein Verfahren zum Mischen von Metallschmelzen mit anderen, vorab mit spezifisch leichteren Metallschmelzen. Bei diesem Verfahren wird der innere Strahl zwecks Bildung einer Schutzhülle von beispielsweise Leichtmetall mit Hilfe einer Ringdüse mit einem konzentrischen parallelen Strahl der schwereren Schmelze eingehüllt. Eine Mischung findet erst im sich aufstauenden Bad am Boden des Schmelzbadbehälters statt. Ein feines Zerteilen und Zerspritzen kann deshalb nicht erfolgen und ist auch nicht gewünscht. Auch ist es kaum möglich, mit diesem Verfahren Gasreaktionen durchzuführen.
  • Bekannt ist ferner ein Verfahren zum Entschwefeln von flüssigem Eisen durch Einführen flüssiger Alkalien oder Alkaliverbindungen mit Hilfe einer Pulverspritzpistole. Ebenfalls bekannt geworden ist das Einbringen von Halogeniden in Metallschmelzen ohne nähere Angaben über das Verfahren. Der Zusatz solcher Halogenide erfolgt jedoch nicht unter Abschluß der Luftatmosphäre. Die in eine Pfanne eingeworfenen Halogenide verdampfen meist schlagartig. Die dabei entstehenden Dämpfe belästigen das Bedienungspersonal im Schmelzraum und gehen der Reaktion verloren. Die Einwirkung auf die Schmelze ist sehr unvollkommen.
  • Diese Nachteile sollen durch das Verfahren gemäß Erfindung behoben werden. Sein Bereich umfaßt Verfahren zum Behandeln von Metall-, insbesondere Stahlschmelzen, zwecks Bedienung, Desoxydation, Ausbildung feinst und gleichmäßig verteilter Kristallisationskeime bildender Einschlüsse sowie zwecks Einbringung von Legierungselementen in gleichmäßiger Verteilung. Dies geschieht in mindestens einer feuerfest ausgekleideten vertikal angeordneten Durchflußreaktionskammer und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze, welche die unter schwachem überdruck eines Schutzgases stehende Reaktionskammer strahlförmig durchfließt, mittels mindestens eines annähernd senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung gerichteten Strahlen von mindestens teilweise bei der Temperatur der Metallschmelze verdampfenden Reaktionsmitteln, die aus flüssigen oder geschmolzenen Metallsalzen, wie Boriden oder Halogeniden, bestehen, welche mit der Metallschmelze oder mit zusätzlich eingeführten reduzierenden Metallen, z. B. Alkali- oder Erdkalimetallen oder Aluminium, Legierungselemente oder gasbindende oder gleichmäßig und feinstverteilte Kristallisationskeime bildende Reaktionsprodukte ergeben, die zu feinen Metalltropfen zerteilt wird.
  • Das erste Merkmal betrifft die gegen die Außenatmosphäre abgeschlossene, unter schwachem Oberdruck stehende Reaktionskammer, in der in einer kontrollierten, gegen Luftzutritt geschützten Atmosphäre eine Dampfatmosphäre aus den Reaktionsstoffen, die bei der Zerteilung der Schmelze benötigt werden, aufgebaut wird.
  • Das zweite Merkmal betrifft die Art der Zuführung und Zerteilung im kontinuierlichen Fließvorgang in Form eines Strahles der Schmelze einerseits und eines annähernd senkrecht darauf gerichteten Strahles flüssiger Reaktionsmittel andererseits. Dadurch wird die Schmelze in kleine Teile, zumeist in kleinste Tropfen zerrissen.
  • Unter diesen Bedingungen entstehen in der Reaktionskammer feinst und gleichmäßig verteilte Stoffe durch Reaktionen der Dämpfe und der zerteilten Schmelze, sei es durch Reaktionen der Dämpfe der Zusatzstoffe (z. B. Metallsalze, Halogenide) mit der Schmelze direkt oder mit zusätzlich eingebrachten reduzierenden Metallen (z. B. Aluminium, Alkalien, Erdalkalien), wobei die auf beide Arten - aus der Dampfphase oder durch die explosionsartige Zerteilung in (einst zerteilter Form - entstehenden Reaktionsprodukte über eine große Oberfläche mit der Schmelze in Wechselwirkung treten, bzw. von dieser aufgenommen werden.
  • Die besondere Art der Zerteilung auf eine große Oberfläche, gekoppelt an die Reduktion der Reaktionsstoffe, führt zu einer besonders gleichmäßigen und feinverteilten Einführungsform der entstehenden Reaktionsprodukte in die Schmelze. Eine nur annähernd ähnliche Möglichkeit ist durch keines der bekannten Verfahren geboten. Die weitgehende Anpassungsfähigkeit, die eine solche Reaktion zwischen Dämpfen und großer Metalloberfläche bei der Ausbildung feinstverteilter und absolut gleichmäßig in die Schmelze einzubringender Reaktionsprodukte ermöglicht, ist durch keines der Pfannen-, Lanzen-, Herd- oder Rinnenverfahren möglich. Bei keinem der bekannten Verfahren sind die Möglichkeiten, die unter einer solchen kontinuierlich verlaufenden Großoberflächen-Reaktion entstehen, erkannt und angestrebt worden. Jedes dieser Verfahren kann höchstens annähernd eine Teillösung des Verfahrens gemäß Erfindung erfüllen, wobei praktisch bei jedem Verfahren irgendein integrierender Schritt fehlt, z. B. die von Luftzutritt geschützte Atmosphäre, die hochkonzentrierte Dampfatmosphäre und die Feinstzerteilung. Bei dieser Reaktion kann z. B. flüssiges Titanchlorid mit einer Stahlschmelze so reagieren, daß das Titan infolge des großen überschusses an Eisen als Legierungselement in die Schmelze geht, wobei Eisenchlorid entsteht. Die Reaktion verläuft besser, wenn der Schmelze erfindungsgemäß starke Desoxydationsmittel, wie z. B. Aluminium oder Metalle der Alkali- und Erdalkaligruppe zugesetzt werden. Hierbei wird das Chlor durch solche Reduktionsmittel quantitativ gebunden, und das frei werdende Legierungselement gelangt direkt in die Schmelze.
  • Erfindungsgemäß ist es daher zweckmäßig, in den Reaktionsraum, in den die zu behandelnde Schmelze einläuft oder welchen sie durchfließt, gleichzeitig mit den Halogeniden starke Desoxydationsmittel einzuführen, die imstande sind, die eingebrachten Halogenide direkt zu Metallen zu reduzieren. Auf diese Weise können z. B. Halogenide von Titan, Niob, Zirkon, Tantal, Wolfram und Vanadin direkt mit Magnesium _ zu den metallischen Elementen reduziert werden.
  • Die Vorteile, die das vorgeschlagene Verfahren bietet, sind nicht nur die Möglichkeit, Legierungselemente auf diese Weise aus Halogeniden direkt zu reduzieren und die so entstandenen Metalle im statu nascendi direkt in die Schmelze einzubringen, sondern man kann die so entstandenen Legierungselemente ganz oder teilweise in Kristallisationskeime bildende, feinstverteilte Verbindungen umwandeln. So kann man beispielsweise zugleich mit Titantetrachlorid Tetrachlorkohlenstoff und/oder Stickstoff in den von der Schmelze durchflossenen Reaktionsraum einbringen.
  • Bei dem angeführten Beispiel gelangen in die Schmelze außer metallischem Titan feinstverteilte gleichmäßige Keime von Titankarbid, die von einer Reaktion zwischen Titantetrachlorid und Tetrachlorkohlenstoff stammen, und Keime von Titannitrid, die von einer Reaktion zwischen TiC14 und N2 stammen.
  • Auch andere Legierungselemente, insbesondere Niob, Tantal, Vanadin, Wolfram, Metalle der seltenen Erden können direkt, teilweise oder zum größten Teil im Reaktionsraum nach oben angeführtem Beispiel unter Kontrolle in Kristallisationskeime umgewandelt werden. Mit keinem der bekannten Verfahren ist es annähernd möglich, einen Reaktionsraum auszubilden, welcher die beispielsweise angeführten Reaktionen in kontinuierlich kontrollierter Weise durchzuführen gestattet.
  • In F i g. 1 ist eine beispielsweise Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden kann, dargestellt.
  • Die in einem oberen Gefäß 25 befindliche Schmelze 44 gelangt bei angehobenem Stopfen 27 durch die Öffnung 63 in den Reaktionsraum 4. In diesem sind die Zuleitungen 57 zum Einbringen von flüssigen Reaktionsstoffen und 3 zum Einführen eines Stranges 1 vergesehen. Ferner ist eine Zuleitung 48 mit Austrittsöffnung 50 zum Einbringen von Stickstoff und andern Reaktionsgasen oder inerten Gasen vorgesehen, die aus der Stahlflasche 47 über den Hahn 49 eingeleitet werden.
  • Meist ist es von Vorteil, in Fällen, wo kein Stickstoff eingeleitet wird, wenigstens inerte Gase wie z. B. Argon in den Raum 4 einzuleiten, damit die Schmelze beim Einfließen in diesem Raum eine Schutzgasatmosphäre vorfindet. Die flüssigen Chloride, welche sich im Gefäß 37 befinden, können durch die Leitung 57 mit entsprechendem Druck dadurch gegen die Schmelze 45 gespritzt werden, .daß man im Raum 59 des Gefäßes 37 mittels eines Gases aus der Druckflasche 39 über ein Regulierventil 40 einen erhöhten Druck erzeugt.
  • Alternativ können Cloride 43 auch mit Hilfe eines Druckgases aus dem Gefäß 29 eingeführt werden. Dort steigen die flüssigen, oder geschmolzenen Chloride über das Rohr 31 hoch und werden bei 32 mit entsprechender Geschwindigkeit gegen den Strahl 430 der einfließenden Schmelze gespritzt. Die Ventile 40 und 35 können als selbsttätige, elektromagnetische oder pneumatischer Ventile ausgebildet sein. Mit Hilfe von elektrischen Widerstandsheizungen 33, 34 und 38 können solche Halogenide, die bei gewöhnlicher Temperatur fest sind, z. B. Niob-Pentachlorid, geschmolzen werden. 1 oder 55 ist je ein Strang von Magnesium oder einem anderen Reduktionsmittel, der über Rollen 2 oder 56 vorwärts bewegt wird.
  • Es ist erfindungsgemäß auch möglich, die Halogenide in Form eines Stranges einzuführen, der z. B. aus einem mit Niob-Pentachlorid gefüllten Aluminiumrohr besteht. Dies ist z. B. dadurch möglich, daß man ein Aluminiumrohr auf etwa 200° C erwärmt, auf der einen Seite eine Vakuumpumpe schaltet und das freie Ende in geschmolzene Halogenide taucht.
  • Sobald das Rohr mit Halogeniden erfüllt ist, läßt man diese erstarren und erhält so ein mit Halogeniden erfülltes, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Aluminiumrohr.
  • Die über der Aussparung 62 oder über dem Raum 18 entstehende Atmosphäre wird über den Raum 22 oder 19 und über Rückschlagventile 24 und 20 an die Außenatmosphäre abgeblasen. Es ist dabei von Vorteil, die Behälter 19 und 22 mit Filterstoffen 21, 23 zu füllen, um schädliche und unangenehme Abgase zu vernichten. Üblicherweise wird man diese Gase in Rohrleitungen über das Dach der Gießerei führen oder in einen Absorptionsturm einleiten.
  • Die behandelte Schmelze 46 sammelt sich in der mit einer Ausmauerung 12 versehenen Pfanne 13.
  • In der Figur bedeuten weiter: 4 erster Reaktionsraum, 9 zweiter Reaktionsraum zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, 5, 6 und 7. Iri beiden Reaktionsräumen ist es möglich, über Zuleitungen 50, 57, 3, 51,.32 und 54 gleichzeitig oder hintereinander feste, flüssige oder gasförmige Reaktionsstoffe einzuführen. -,!1: .
  • In der Figur bedeuten außerdem: 5 Raum zur Aufnahme der Schmelze 6 mit dem Abfluß 7, der durch die Wandungen 8 gebildet wird, 10 Abfluß des Raumes 9, der durch die Wandungen 11 entsteht; 14 Deckel, welcher die Pfanne 13 gegen die Außenatmosphäre abschließt; 15 Ausmauerung des Deckels; 16 Handgriff zur Betätigung des Stopfens 17; 26 Wandung; 28 Handgriff zur Betätigung des Stopfens 27; 30 und 41 Einfülldeckel der Gefäße 29 und 37; 51 und 52 Zuleitungen für inerte Gase oder Stickstoff in den Reaktionsraum 9 mit Absperrorgan 53; 58 austretender Strahl der Halogenide, der mit hoher Kinetik gegen den flüssigen Strahl der Schmelze 45 spritzt und dabei diese zerteilt; 61 Ausmauerung des Reaktionsraumes 4, in welchen die zu behandelnde Schmelze über die Öffnung 63 einfließt.
  • Dieses Verfahren eignet sich auch zum direkten Einbringen von Legierungselementen in Metallschmelzen, die in dem Reaktionsraum auch aus anderen Stoffen als Halogeniden reduziert werden. So ist es möglich, z. B. aus Borax durch gleichzeitige Einwirkung von Magnesium oder andern Alkalimetallen direkt Bor in die Schmelze zu bringen.
  • F i g. 2 zeigt eine andere beispielsweise Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Sie unterscheidet sich von der F i g. 1 vor allem dadurch, daß bei ihr granulierte und pulverförmige Stoffe in den Reaktionsraum 9 eingebracht werden können.
  • Aus dem Vorratsbehälter 44 gelangen die pulverföhnigen oder granulierten Stoffe über die Förderschnecke 39 in das Einführungsrohr 36, wobei sie mit einem Strahl von Fördergasen, z. B. Argon oder Stickstoff, die aus der Stahlflasche 38 entnommen und in den Raum 9 gefördert werden. Die Fördergase, die auch Reaktionsgase sein können, werden über das Ventil 37 und die Düse 35 in das Rohr 36 eingeleitet.
  • Es entspricht ferner dem Grundgedanken des Verfahrens, wenn solche Stoffe mit Hilfe einer derartigen Einblasevorrichtung auch in den Raum 4 eingeführt werden.
  • In der F i g. 2 sind 1 ein Behälter mit dem Verschluß 2, für flüssige Metallsalze, 3 die Metallschmelze, 4 ein erster Reaktionsraum, in den die Schmelze 41 bei angehobenem Stopfen 27 eintritt, 42 der durch die Behandlung zerteilte Strahl der Schmelze, 5 ein Sammeltrichter, 8 das Mauerwerk, 6 die Schmelze und 7 der Austritt der Schmelze in den unteren Reaktionsraum 9. 40 ist der durch die Behandlung zerteilte Strahl im zweiten Reaktionsraum. 10 ist die durch die Ausmauerung 11 gebildete Abflußöffnung. 12 ist die Ausmauerung der Pfanne 13, die durch den mit der Ausmauerung 15 versehenen Deckel 14 verschlossen ist. 16 ist ein Handgriff zur Betätigung des Stopfens 17. 18 ist der Gasraum über der Schmelze, der aus Chloriddämpfen und/oder Metalldämpfen und/oder inerten Gasen besteht. Der Überdruck aus dem Raum 18 entweicht über dem Filter 19 mit dem Rückschlagventil 20 über die Filtermasse 21 ins Freie. Desgleichen kann der Überdruck aus den Reaktionsräumen 4 und 5 über Filter 22, Filtermasse 23 und das Rückschlagventil 24 ins Freie entweichen. 25 ist die Ausmauerung des Beckens 26. 27 ist ein durch den Handgriff 28 betätigter Stopfen. 290 ist ein Absperrorgan gegen die Zuleitung von Druckgasen zur Förderung der geschmolzenen Stoffe -3. 30 ist eine elektrische Heizung zum Schmelzen der Stoffe im Behälter 1. 32 ist eine Einblasdüse für die flüssigen Stoffe aus dem Behälter 3 über die Düse 31 gegen den Strahl der Schmelze 42. 33 ist ein Druckgasbehälter, 34 ein Absperrorgan und 43 die in der Pfanne 13 gesammelte behandelte Schmelze.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht durch die Zerteilung des Schmelzenstrahles auf eine große Oberfläche und die dadurch erzielten innigen Reaktionen mit der Dampfphase von Reaktionsstoffen unter Luftabschluß, die Entgasung, Desoxydation usw. an größeren Stahlmengen von mehreren Tonnen in Durchlaufzeiten von wenigen Minuten durchzuführen. Auf diese Weise ist es möglich, in der Schutzatmosphäre z. B. durch reaktive, - d. h. an der Luft zersetzliche bzw. mit der Luft reagierende Stoffe -, Legierungselemente in gleichmäßig und feinstverteilter Form in die Schmelze einzubringen. Keines der bisherigen bekannten Verfahren wird mit einer Reaktionsatmosphäre durchgeführt, in der Reaktionsdämpfe, Schmelzenteilchen und Reaktionsstoffe wie in einem Emulgator miteinander innig vermischt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, gesteuerte, kontinuierliche und kontrollierbare Reaktionen der verdampfenden und möglicherweise explodierenden Reaktionsstoffe mit der Schmelze oder mit zusätzlich eingebrachten metallischen Reduktionsmitteln durchzuführen, deren Reaktionsprodukte in der Schutzgasatmosphäre mit der Schmelze in Wechselwirkung treten und so in gleichmäßig und feinstverteilter Form in die Schmelze eingebracht werden können.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Behandeln von Metall-, insbesondere Stahlschmelzen, zwecks Entgasung, Desoxydation, Ausbildung feänst und gleichmäßig verteilter Kristallisationskeime bildender Einschlüsse sowie zum Einbringen von Legierungselementen in gleichmäßiger Verteilung, in mindestens einer feuerfest ausgekleideten vertikal angeordneten Durchflußreaktionskammer, d a -durch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze, welche die unter schwachem Überdruck eines Schutzgases stehende Reaktionskammer strahlförmig durchfließt, mittels mindestens eines annähernd senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung gerichteten Strahles von mindestens teilweise bei der Temperatur der Metallschmelze verdampfenden Reaktionsmitteln, die aus flüssigen oder geschmolzenen Metallsalzen, wie Boriden oder Halogeniden bestehen, welche mit der Metallschmelze oder mit zusätzlich eingeführten reduzierenden Metallen, z. B. Alkali- oder Erdkalimetallen oder Aluminium, Legierungselemente oder gasbindende oder gleichmäßig und feinstverteilte Kristallisationskeime bildende Reaktionsprodukte ergeben, zu feinen Metalltropfen zerteilt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reaktionsraum zusätzlich ein Kohlenstoff abspaltender Stoff, wie z. B. Tetrachlorkohlenstoff, eingeleitet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reaktionsraum zusätzlich Stickstoff eingeleitet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze in einem ersten Reaktionsraum mit stark desoxydierenden metallischen Elementen der ersten, zweiten und dritten Gruppe des periodischen Systems vorbehandelt und in einem zweiten Reaktionsraum mit Metallsalzen, insbesondere Halogeniden und deren Gemischen der III., IV. und V. Gruppe des Periodischen Systems, insbesondere Kohlenstoff, Silizium, Titan, Zirkon, Vanadin, Niob, Tantal, Molybdän, Wolfram, nachbehandelt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze in einem ersten Reaktionsraum mit Metallsalzen, insbesondere Halogeniden und deren Gemischen der III., IV. und V. Gruppe des Periodischen Systems, insbesondere von Kohlenstoff, Silizium, Titan, Zirkon, Vanadin, Niob, Tantal, Molybdän, Wolfram, vorbehandelt und in einem zweiten Reaktionsraum mit stark reduzierenden metallischen Stoffen der I., II. und 111. Gruppe des Periodischen Systems nachbehandelt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Desoxydationsmittel jeweils Metalle einer niedrigeren Gruppe des Periodischen Systems als die zur Halogenidbehandlung verwendeten Metallchloride verwendet werden.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Einbringen von Metallsalzen, insbesondere Halogeniden und deren Gemischen ein aus Metallen oder Metallgemischen der I., II. und III. Gruppe des Periodischen Systems bestehender Strang eingeleitet wird. B. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der behandelten Metallschmelze in einem weiteren Reaktionsraum Legierungselemente zugesetzt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 872 497, 894 702, 895 905, 957 665; französische Patentschriften Nr. 721745, 897 477.
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