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Verfahren zum Reinigen von unlegierten und legierten Stählen von
Wasserstoff und bzw. oder Sauerstoff
Die Neigung eines Stahles zur Flockenbildung ist in starkem Masse abhängig von der Höhe des Wasser- stoffgehaltes und dem Grad der Seigerungen, da in diesen Zonen wegen der Wasserstoffanreicherung und des unterschiedlichen Umwandlungsverhaltens besonders bei Abkühlvorgängen gegenüber der reineren
Grundmasse bevorzugt Risse auftreten.
Zur Unterdrückung der Flockenempfindlichkeit werden bekannterweise besondere Warmbehandlungs- massnahmen angewendet, durch die einerseits ein Wasserstoffabbau, anderseits die bei der Abkühlung auf- tretenden Umwandlungsspannungen vermieden werden sollen. Als Massnahmen zum Abbau des Wasser- stoffgehaltes des schmelzflüssigen Stahles und seiner Legierungen sind Vakuum-Schmelzverfahren sowie
Entgasungsmethoden zur Behandlung des fertigen Stahles vor oder beim Vergiessen entwickelt worden.
Die Entgasung findet stets bei vermindertem Druck statt, wobei entweder die ganze Schmelze oder
Teile derselben einem Vakuum ausgesetzt sind. Die Entgasung selbst kann durch Spül- oder Reaktions- gase verstärkt werden.
Alle Verfahren dieser Art erfordern nicht unerhebliche Aufwendungen in apparativer Hinsicht und be- dingen ferner weitgehende Abdichtungsmassnahmen zur Aufrechterhaltung des erforderlichen niedrigen
Druckes, da von der Höhe des Druckes die Wasserstoffabgabe stark abhängig ist. In kurzer Zeit wirkungs- voll wird z. B. die Entfernung des Wasserstoffs erst bei Drücken von unter 1 Torr.
Durch die Erfindung können Wasserstoff, aber auch Sauerstoff und dessen Bindungsformen bei Schmel- zen, die unter Atmosphärendruck stehen, in höherem Masse als sonst bei Feinungs-/Desoxydationsmassnahmen üblich und möglich, entfernt werden.
Es ist bekannt, dass besonders bei Blasstahl die Sauerstoff- und Wasserstoffgehalte niedriger liegen als bei Siemens-Martin- oder Elektro-Stählen gleicher Qualität. Nach der Literatur werden z. B. für Blasstahl nach dem LD-Verfahren Wasserstoffwerte von 1 bis 5 Ncm3/100 g genannt. Es kommt aber darauf an, diese gegenüber andern Verfahren'niedrigen, aber stark schwankenden Werte auf stets gleichmässige niedrige Gehalte abzubauen.
Bei der fortschreitenden Technik auf dem Gebiete der Weiterverarbeitung - Einsatz von 5 bis 30 t-Brammen bei Blechwalzwerken zur Walzung in einer Hitze gegenüber der früher üblichen unterbrochenen Walzung, Schmieden schwerster Blöcke bis 200 t in mehreren Hitzen, aber ohne besondere Glühmassnahmen - kommt nämlich der Höhe eines gleichmässig niedrigen Wasserstoffgehaltes besondere Bedeutung zu. Je grösser die Einsatzformate aus wirtschaftlichen Gründen der Verarbeitung gewählt werden, umso grösser ist auch die Gefahr der Seigerungen und damit der H,-Anreiche- rung in diesen Zonen und somit des Auftretens von Umwandlungsspannungen.
Dieses trifft insbesondere für Mittel- und Grobbleche neuerer Walzenstrassen als. auch bei Schmiedestücken zu, wenn nicht besondere GMhmethoden und/oder überaus lange Abkühlzeiten angewendet werden. Diese aber beeinflussen die Wirtschaftlichkeit infolge Erhöhung des Umlauf-/Lagermaterials, Ausweitung der entsprechenden Glüh- und Abkühleinrichtungen und damit der Hilfsbetriebe zu den Produktionsbetrieben, Verlängerung der Fertigungszeiten, ohne dabei völlige Sicherheit für Fehlerfreiheit zu haben. Diese Tatsachen beziehen sich in gleicher Weise auf unlegierte wie legierte Qualitäten, wenn nicht die bekannten Vakuum-Entgasungsverfahren angewendet werden.
Ziel der Erfindung ist es nun, die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit der Fertigung allgemein zu erhöhen
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und dabei alle umständlichen Massnahmen der Vakuumtechnik und Wärmebehandlungen zu vermeiden und den Abbau des Wasserstoffs ohne besondere Aufwendungen gegenüber dem bereits niedrigen Ausgangswert z. B. bei einem Blasstahl zu erreichen, dass auch bei eventuell noch vorhandenen Seigerungen durch Was- serstoff zusätzliche Spannungen mit den Folgen einer Risserscheinung nicht auftreten.
Erfindungsgemäss wird zum Reinigen von unlegierten oder legierten Stahlschmelzen von in ihnen ent- haltenem Wasserstoff und bzw. oder Sauerstoff so verfahren, dass ein mit dem Wasserstoff oder Sauerstoff reagierendes Gas auf die unter normalem Druck stehende Schmelzenoberfläche aufgeblasen wird. Diese Be- handlung erfolgt am Ende der Feinungsperiode, also kurz vor dem Abstich oder nach dem Abstich in der
Pfanne vor dem Vergiessen. Für die Senkung des Wasserstoffgehaltes wird Tetrachlorkohlenstoff benutzt und für die Senkung des Sauerstoffgehaltes Wasserstoff. Wenn beide Reinigungsgase verwendet werden sol- len, so kann die Behandlung mit Wasserstoff, durch die der Sauerstoffgehalt gesenkt wird, vor oder nach der Behandlung mit Tetrachlorkohlenstoff vorgenommen werden, durch die der Wasserstoffgehalt der
Schmelze abgesenkt wird.
In den Fällen, in denen nur der Sauerstoffgehalt gesenkt werden soll, findet diese Behandlung ebenfalls kurz vor dem Abstich oder nach dem Abstich in der Pfanne statt. Wenn die verschiedenen Gase nacheinander durch dieselben Einblasevorrichtungen geleitet werden, so ist es vor- teilhaft, beim Wechsel von einem Gas zum andern eine kurze Zwischenzeit mit einem neutralen Gas zu blasen, z. B. mit Argon.
Durch das Aufblasen auf die Schmelze wird nicht nur das Stahlbad allein entgast, gleichzeitig wird die auf dem Bad befindliche Schlacke durch Tetrachlorkohlenstoff hinsichtlich des Wasserstoffgehaltes entsprechend verändert. Dadurch wird z. B. das sonst bei längerer Vergiesszeit festzustellende Ansteigen des Wasserstoffgehaltes, bedingt durch eine Wechselreaktion zwischen Stahl und Schlacke infolge der hohen Wasserstoffkonzentration der Schlacke, vermieden, wodurch die sonst beim Vergiessen angewendeten Massnahmen zum Schutze des Giessstrahles oder der Kokille usw. entfallen.
Durch das Aufblasen von Wasserstoff wird der Wasserstoffgehalt der Schmelze nicht erhöht. Das ist wohl darauf zurückzuführen, dass der Wasserstoff in dem benutzten Wasserstoffgas molekular vorliegt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Reinigen von unlegiertem oder legiertem Stahl im schmelzflüssigen Zustand von darin enthaltenem Wasserstoff und bzw. oder Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wasserstoffbeseitigung Tetrachlorkohlenstoff und zur Sauerstoffbeseitigung Wasserstoff mit Hilfe von Lanzen oder Düsen auf die unter normalem Druck stehende Schmelzenoberfläche geblasen wird, u. zw. am Ende der Feinungsperiode vor dem Abstich oder in der Pfanne vor dem Vergiessen.