DE977271C - Verfahren zum Behandeln von Metall-, vornehmlich von Eisenschmelzen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Behandeln von Metall-, vornehmlich von Eisenschmelzen mit gasförmigem Sauerstoff und einem reduzierend wirkenden Gas, die gleichzeitig, aber voneinander getrennt in die Schmelze eingeführt werden.

Das Neue an diesem Verfahren besteht darin, daß das reduzierend wirkende, z. B. aus Wasserstoff, Kohlenwasserstoffen oder Kohlenoxyd bestehende Gas in an sich bekannter Weise in feinster Aufteilung, z. B. durch eine hochporöse Verteilerplatte, und das Sauerstoff gas, in gleichfalls bekannter Weise, durch eine Lanze in die Schmelze eingeführt wird. Dabei beruht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in der Herstellung von metallurgisch wirksamen Gasgemischen, z. B. solchen aus Sauerstoff—Wasserdampf oder Sauerstoff—Kohlenmondioxyd, unmittelbar in der Schmelze, wo die reduzierend wirkenden Gase in feinster Verteilung durch den gleichzeitig einge- ao brachten Sauerstoff unter kräftiger Wärmeentwicklung zur Verbrennung gebracht werden. Die Aufteilung und feinste Verteilung der zunächst reduzierend wirkenden Komponenten wird in bekannter Weise durch feuerfeste, poröse Elemente, wie Filtersteine oder Verteilerplatten, bewerkstelligt. Danach erfolgt dann ihre Verbrennung mit dem gleichzeitig, aber getrennt von ihnen in das Bad eingeblasenen Sauerstoff. Auf diese Weise kommt eine kräftige Aufheizung der Schmelze zustande,

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die die Wirkung der entstandenen Gasgemische und den Reinigungsprozeß kräftig unterstützt.

Bei dem bekannten Spülen von Metallbädern mit durch poröse Filtersteine eingeblasenen reduzierenden Gasen ergeben sich zwar gleichfalls eine Reinigung der Schmelze, eine bessere Durchmischung der Legierungselemente, ein geringerer Gasverbrauch und eine kürzere Einblasdauer als bei der Verwendung von für diesen Zweck schon benutzten ίο Rohrdüsen, doch läßt sich auch hier eine Abkühlung der Schmelze nicht verhindern.

Zur metallurgischen Verbesserung von Stählen hat sich das Frischen und Behandeln der Schmelzen mit aus Sauerstoff-Wasserdampf- oder Sauerstoff-Kohlendioxyd- oder Sauerstoff-Wasserdampf-Kohlendioxyd-Gasgemischen als wirksam erwiesen. Ein Nachteil dieser Verfahren besteht jedoch auch hier darin, daß ein beträchtlicher Teil an Schmelzwärme für das Aufheizen des Gasgemisches gebraucht wird. Hinzu kommt bei wasserdampfhaltigen Gasgemischen ein weiterer, aus der Dampfzersetzung durch das flüssige Eisen rührender Wärmeentzug. Bekannt ist auch ein Oberwind-Frischverfahren, bei dem die Gasgemische während des Frischprozesses durch besondere Rohrdüsen von unten oder von der Seite her in die Schmelze eingeführt und gleichzeitig oder abwechselnd Sauerstoff auf oder in die Eisenschmelze eingeblasen wird zu dem Zweck, die in einem Konverter befindliehe, aus Roheisen bestehende Charge zusätzlich zu bewegen. Dazu dient auch die kinetische Energie der stickstofffreien Gase vornehmlich oxydischen Charakters, die dem Bad zwar gleichzeitig zugesetzt werden können, vornehmlich aber, den metallurgischen Bedingungen des Oberwind-Frischprozesses Rechnung tragend, getrennt zur Einwirkung gebracht werden. Wenn in diesem Zusammenhang neben dem als Energieträger in erster Linie in Betracht kommenden Kohlendioxyd-Sauerstoff-Gemisch auch Kohlenoxydgas genannt ist, dann könnte auch dieses Gas seine Aufgabe, Energieträger zu sein, nur dann erfüllen, wenn es durch ausreichend große Blasquerschnitte unter hohem Druck und damit in entsprechender Menge in die Charge eingeführt wird. Würde dann gleichzeitig und getrennt davon mit technisch reinem Sauerstoff geblasen, dann käme es zu einer explosionsartigen Reaktion, durch die die Charge, mindestens aber ein erheblicher Teil davon aus dem Frischgefäß ausgeblasen würde. Außerdem entziehen Kohlenoxyd oder Kohlendioxyd, die kalt in das Bad eingeblasen und es heiß verlassen, dem Bad Wärme. Ein Teil dieser Wärmeenergie wird zwar in Bewegungsenergie umgewandelt und kommt dem Frisch-Vorgang zunutze, die fühlbare Wärme des abziehenden Gases geht dem Prozeß jedoch verloren.

Das Verfahren nach der Erfindung geht, wie beschrieben, bei der metallurgischen Behandlung von Stählen mittels Sauerstoff-Gasgemisch en einen anderen Weg und kommt dabei dann auch zu einer noch allgemeineren Anwendung insofern, als von ihm nun bei praktisch sämtlichen Stahl-Schmelzverfahren, ja selbst bei Metallschmelzen schlechthin Gebrauch gemacht werden kann. Wenn z. B. durch einen im Boden des Schmelzgefäßes eingebauten Filterstein Wasserstoff und von oben durch eine Lanze gleichzeitig Sauerstoff in die Schmelze eingeblasen wird, entsteht unmittelbar in der Schmelze ein Sauerstoff - Wasserdampf - Gemisch, dessen Sauerstoff anteil auf einen Überschuß an Sauerstoff eingestellt werden kann. In gleicher Weise lassen sich Sauerstoff-Kohlendioxyd-Gemische durch das Einblasen von Sauerstoff und Kohlenoxyd erzeugen. Bei der Verwendung von Propan, Butan oder anderen Kohlenwasserstoffen entstehen in der Schmelze Sauerstoff-Wasserdampf-Kohlendioxyd-Gasgemische, die man aber auch dadurch erzeugen kann, daß man ein Gemisch von Wasserstoff und Kohlenoxyd durch den Filterstein und Sauerstoff von oben her in die Schmelze bläst.

Die aus einem Gemisch von Sauerstoff—Wasserstoff und/oder Kohlendioxyd unmittelbar in der Schmelze erzeugten Sauerstoff-Wasserdampf- und/ oder Kohlendioxyd-Gasgemische haben gegenüber den von außen eingeblasenen Gasgemischen dieser Art den Vorteil, daß sie dem Bade keine Wärme entziehen, sondern zusätzlich Verbrennungswärme an das Bad abgeben. Das bedeutet z. B. bei der Verwendung von Propan- und Butangas eine wesentliche Aufheizung der Schmelze. Außerdem sind die unmittelbar in der Schmelze erzeugten Gasgemische im Augenblick ihrer Entstehung metallurgisch wesentlich reaktionsfähiger, als fertige Gasgemische. Bereits mit den durch den Düsenboden eingeblasenen bekannten Sauerstoff-Gasgemischen (Sauerstoff—Wasserdampf und/oder Kohlendioxyd) konnte z. B. die Alterungsempfindlichkeit und Sprödbruchneigung des Thomasstahles merklich verringert werden. Bringt man die gleichen Gasgemische, wie das die Erfindung vorschlägt, erst in der Schmelze zum Entstehen, dann läßt sich eine gesteigerte Wirkung mit einer kleineren Gasgemischmenge erreichen.

In den erfindungsgemäß zu verwendenden Gasgemischen kann mit reinem Sauerstoff, aber auch mit an Sauerstoff angereicherter Luft gearbeitet werden. In jedem Fall wird der Sauer stoff anteil ζ. B. beim Windfrischen wesentlich geringer als bei dem bekannten Frischen z. B. mit Sauerstoff-Wasserdampf-Gemischen. Bei gleichem Sauerstoffanteil besteht die Möglichkeit, größere Mengen Schrott zu verarbeiten.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sich z.B. an das übliche Windfrischen anschließen, indem bei umgelegtem Konverter durch einen an der Bauch-Seite des Konverters befindlichen Filterstein Gasgemische aus z. B. Sauerstoff, Wasserstoff und/ oder Kohlenoxyd eingeführt werden. Man kann die gasmetallurgische Behandlung aber auch in der Gießpfanne oder in irgend einem Schmelzgefäß vornehmen.

Beim Siemens-Martin-Prozeß ist es zweckmäßig, die gasmetallurgische Behandlung nicht im Ofen, sondern nach dem Abstich in der Gießpfanne zu machen. Elektrostahl kann sowohl im Ofen als auch außerhalb des Ofens in besonderen Behältern

oder auch in der Gießpfanne der vorgeschlagenen Gasbehandlung unterzogen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Verfahren zum Behandeln von Metall-, vornehmlich von Eisenschmelzen mit gasförmigem Sauerstoff und einem reduzierend wirkenden Gas, die gleichzeitig, aber voneinander getrennt, in die Schmelzen eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierend wirkende, z. B. aus Wasserstoff, Kohlenwasserstoffen oder Kohlenoxyd bestehende Gas in an sich bekannter Weise in feinster Aufteilung, z. B. durch eine hochporöse Verteilerplatte, und das Sauerstoffgas, in gleichfalls bekannter Weise, durch eine Lanze in die Schmelze eingeführt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 168590; französische Patentschrift Nr. 1 009 829; britische Patentschrift Nr. 684048; USA.-Patentschrift Nr. 97897; »Gießerei«, 1951, S. 556/557.

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