AT338850B

AT338850B - Verfahren zur herstellung von mittel- und hochlegierten stahlen

Info

Publication number: AT338850B
Application number: AT48475A
Authority: AT
Inventors: Alfred Dr Wegscheider
Original assignee: Voest Ag
Priority date: 1975-01-23
Filing date: 1975-01-23
Publication date: 1977-09-12
Also published as: ATA48475A

Description


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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mittel- und hochlegierten Stählen mit einem
Kohlenstoffgehalt über 0, 10%, wobei Stahlroheisen im Sauerstoffkonverter auf ein Vormetall mit niedrigem
Kohlenstoff-, Phosphor- und Schwefelgehalt gefrischt und dieses Vormetall im Elektroofen fertiggestellt wird. 



   Duplex-Verfahren unter Verwendung eines Sauerstoffkonverters und eines Elektro-Lichtbogenofens sind bereits bekannt. Bei einem dieser Verfahren (Gagin, S.   Dauber   die Wirksamkeit des Schmelzens von Elek- trostahl nach demDuplexverfahren im Sauerstoffaufblas-Konverter und im Lichtbogenofen", Kislorod Bd. 10 [19571, Nr. 6, S. 1/11) wird Stahlroheisen im Sauerstoffkonverter auf einen Kohlenstoffgehalt gefrischt, der um 0, 1 bis 0,2% höher liegt als der Kohlenstoffgehalt der Endanalyse im Elektroofen, was bedeutet, dass im Elektroofen noch Oxydationsprozesse vor sich gehen. Diese Oxydationsperiode im Elektroofen ist nachteilig, weil sie einen erheblichen Zeitaufwand erfordert und Metallverluste zur Folge hat. Die Einstellung der Endanalyse wird erschwert, weil sämtliche Legierungselemente erst im Elektroofen nach der Desoxydation zugesetzt werden können.

   Da bei dieser Duplizierung die Arbeit im Elektroofen einen bedeutend höheren, d. h. drei-bis vierfach höheren Zeitaufwand erfordert, als die Arbeit im Sauerstoffkonverter, hat sich dieses Verfahren wegen Unwirtschaftlichkeit in der Praxis nicht durchgesetzt. 



   Bei einem andern bekannten Duplex-Verfahren (G.   Messin, "LC-ARC   Furnace Duplex Process for Producing Special Steels", Journal of Metals, Februar 1966, S. 181/185) wird von hochphosphorhältigem Roheisen (Thomas-Roheisen) ausgegangen, auf einen Kohlenstoffgehalt von unter 0, 10% gefrischt und im Elektroofen durch Zugabe von Graphit aufgekohlt. Bei diesem Verfahren wird unter Zugabe von   schlackenbilden-   den Mitteln eine Elektroschlacke mit desoxydierenden Eigenschaften aufgebaut, weil der Desoxydationsprozess und die Zugabe aller Legierungsbestandteile im Elektroofen erfolgen. Es ist verständlich, dass auch dieses Verfahren einen sehr erheblichen Zeitaufwand erfordert, weil praktisch die gesamte übliche Elektrostahltechnologie (ausgenommen das Aufschmelzen der Einsatzstoffe) vorgenommen werden muss.

   Auch bei diesem Verfahren ist der Zeitaufwand in   der Feinungsperiode ein Mehrfaches   von demAufwand in der Frischperiode im Sauerstoffkonverter, so dass die Vorteile eines Duplex-Verfahrens im Prinzip nicht erreichbar sind. 



   Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Duplex-Verfahren zu schaffen, bei welchem die rasche Durchführbarkeit eines Frischverfahrens im Sauerstoffkonverter mit der Analysen- und Temperaturtreffsicherheit der Elektrostahlherstellung von legierten Stählen kombiniert ist, ohne den bisher notwendigen   Arbeits- und   Zeitaufwand der bekannten Duplex-Verfahren in der   Elektrostahlherstellungsphase   in Kauf nehmen zu müssen. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in einer ersten Stufe des Verfahrens das Roheisen zu einem Vormetall mit einem Gehalt von weniger als 0, 10% C, 0% Si,   0, 15   bis 0, 40% Mn, weniger als 
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 Speicherung in einem Zwischengefäss in einer dritten Stufe im Elektroofen unter neutralen oder reduzierenden Bedingungen, ohne weitere Aufkohlung, auf die gewünschte Endanalyse und-temperatur gebracht wird. 



  Die Frischphase kann in einem   LD-Konverter   oder OBM-Konverter durchgeführt werden, wobei die Einsatzstoffe aus sogenanntem "jungfräulichem" Roheisen und gleichartigem Schrott oder vorreduzierten Pellets bzw. Eisenschwamm   bestehen ; unter"jungfräulichen" Einsatzstoffen   werden solche verstanden, die nicht nur einen geringen Gehalt an Phosphor und Schwefel, sondern auch einen geringen Gehalt von zum Teil unerwünschen Spurenelementen wie Chrom, Nickel und Kupfer enthalten. Diese Stoffe sowie auch hochwertiges Erz, Hämatit oder Magnesit, werden auch zur Kühlung verwendet. 
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Chrom und Kohlenstoff abzustimmen   ist.

   Als ZwischengefÅass für die Aufnahme des gefrischten Vormetalles   zwecks Aufkohlung und eventueller Speicherung wird vorteilhaft eine Schüttelpfanne verwendet, die beheiz- bar sein kann. In dieser können in an sich bekannterWeise eine weitgehende Entschwefelung durchgeführt sowie   Desoxydations- und   Legierungselemente zugesetzt werden. 



   Um denArbeitstakt der Lichtbogenöfen auf   denArbeitstakt   der Sauerstoffkonverter abzustimmen und die
Zusammensetzung des Vormetalles zu vergleichmässigen, ist es vorteilhaft, die Ausmasse des Zwischen- gefässes so zu wählen, dass es imstande ist, mehrere Chargen des Sauerstoffkonverters aufzunehmen. Es kann für diesen Zweck   auch ein feststehender Mischer verwendet werden, wie dies für die Speicherung von   flüssigem Roheisen bekannt ist. 



   Die Anzahl der erfindungsgemäss erzeugten Schmelzen kann, da höchstens mit 1 h Fertigungszeit im
Elektroofen zu rechnen ist, 20 bis 25 Schmelzen pro Tag und Elektrolichtbogenofen betragen. 



   Nach dem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich, die Legierungszusammensetzung in weiten
Grenzen zu variieren und Stähle herzustellen, die die folgend angeführten Elemente in beliebiger Wahl in den folgenden Grenzen enthalten können :   0, 10   bis 2, 20% Kohlenstoff
0, 15 bis 1, 50% Silizium
0, 20 bis 13, 00% Mangan max. 0, 10% Phosphor max. 0, 05% Schwefel bis 20, 0 % Chrom bis 20, 0 % Nickel bis 2, 0 % Kupfer bis 10, 0 % Molybdän bis   4,   5 % Vanadin bis 19, 0 % Wolfram bis 18, 0 % Kobalt bis 0, 30% Blei bis 0, 50% Stickstoff bis   0, 10% Titan   bis 1, 00% Aluminium bis 1, 25% Niob bis 0, 10 % Zirkon
Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert :   Beispiel 1 :

   Es soll ein Kaltarbeitsstahl mit folgender Zusammensetzung hergestellt werden :      1, 00   bis 1, 10 % Kohlenstoff
0, 20 bis 0, 30 % Silizium
0, 50 bis 0, 70 % Mangan max. 0, 025% Phosphor max. 0, 025% Schwefel
5, 00 bis 5, 50 % Chrom
1, 00 bis 1, 20 % Molybdän
0,20 bis 0, 30 % Vanadin
In der ersten Stufe des Verfahrens wird aus flüssigem   Stahlroheisen   mit
4, 00 % Kohlenstoff
2,50 % Mangan
0, 50 % Silizium
0, 060% Phosphor
0, 025% Schwefel durch Aufblasen von reinem Sauerstoff in   einem LD-Tiegel   (Sauerstoffaufblaskonverter) ein Vormetall erzeugt.

   In den LD-Tiegel wurden eingesetzt :
45000 kg flüssiges Stahlroheisen
14000 kg unlegierter Schrott
900 kg Ferromolybdän (72% Mo)   59900   kg metallischer Einsatz 

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 ausserdem :
2400 kg gebrannter Kalk
400 kg Quarzsand
Die Blaszeit beträgt 15 min und die Sauerstoffzufuhr 250   Nn/4nin.   Das Vormetall mit einem Gewicht von 54000 kg hat nach   Blasende   bzw. beim Abstich eine Temperatur von 16500C und die folgende Zusammensetzung :

     0, 05 % Kohlenstoff   
0, 00 % Silizium
0, 25 % Mangan
0, 015% Phosphor   0, 018% Schwefel 1, 15 % Molybdän    
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 :4, 00 % Kohlenstoff
2, 50 % Mangan   0, 50 % Silizium   
0, 060% Phosphor
0, 025% Schwefel durch Aufblasen von reinem Sauerstoff in einem LD-Tiegel (Sauerstoffaufblaskonverter) ein Vormetall erzeugt In den LD-Tiegel wird eingesetzt : 
50000 kg flüssiges Roheisen
18000 kg unlegierter Schrott
68000 kg metallischer Einsatz ausserdem : 2400 kg gebrannter Kalk
400 kg Quarzsand
Die Blaszeit beträgt 15 min und die Sauerstoffzufuhr 250   Nm/min.   Das Vormetall mit einem Gewicht von 61000 kg hat nach Blasende bzw. beim Abstich eine Temperatur von 16300C und die folgende Zusammensetzung :

     0, 06   % Kohlenstoff   0, 00 % Silizium      0, 27 ils   Mangan
0, 018% Phosphor
0, 020% Schwefel 
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 siges Gemisch von 2000 kg Hämatitroheisen mit 
3, 8 % Kohlenstoff
2, 4 % Silizium   0, 9 ils   Mangan
0, 08% Phosphor
0, 03% Schwefel und 2400 kg Ferrochrom carbure (6% C, 70% Cr) zugesetzt. Ein solches Gemisch kann entweder im Kupolofen durch gleichzeitiges Schmelzen des Ferrochroms mit Hämatitroheisen oder durch Schmelzen des Ferrochroms in einem Elektroinduktionsofen und Vermischen mit flüssigem Hämatitroheisen erzeugt werden.

   Man erhält ein aufgekohltes, legiertes Vormetall mit einem Gewicht von 65400 kg und folgender Zusammensetzung :   0, 39   % Kohlenstoff   0, 07 ils   Silizium   0, 28 %   Mangan   0, 020%   Phosphor
0, 020% Schwefel   2, 57 %   Chrom 
In der dritten Stufe des Verfahrens wird das in einen Elektrolichtbogenofen   eingefullte, aufgekohlte   Vormetall auf die angestrebte Abstichtemperatur von 1620 bis 16300C aufgeheizt und zur Korrektur der Analyse folgende Legierungsträger und Desoxydationsmittel zugesetzt : 
300 kg FeSi (75% Si)
40 kg Aluminium
550 kg FeV (80% V)
3500 kg FeW (82% W) 
Die Chargenzeit im Elektrolichtbogenofen beträgt 40 min und der fertige Warmarbeitsstahl hatte die folgende Zusammensetzung :

     0, 37   % Kohlenstoff
0, 39 % Silizium 

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0, 26 % Mangan
0, 018% Phosphor   0, 018%   Schwefel   2, 40 %   Chrom
0,63 % Vanadin   4, 05 % Wolfram PATENTANSPRUCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung von mittel- und hochlegierten Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt über 0, 10%, wobei Stahlroheisen im Sauerstoffkonverter auf ein Vormetall mit niedrigem Kohlenstoff-, 
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 zugsweise flüssigem Hämatitroheisen, auf einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 0, 10%, vorzugsweise mehr als   0, 30%, aufgekohlt wird   und das aufgekohlte Produkt gegebenenfalls nach Speicherung in einem Zwischengefäss in einer dritten Stufe im Elektroofen unter neutralen oder reduzierenden Bedingungen, ohne weitere Aufkohlung, auf die gewünschte Endanalyse und-temperatur gebracht wird.

   
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Claims

wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptteil der Legierungsträger in der ersten und/oder zweiten Stufe zugesetzt wird, während im Elektroofen nur noch die Analysenkorrektur sowie Temperatureinstellung vorgenommen werden, gegebenenfalls bei Herstellung von wolframhältigen Stählen die Zugabe des Wolframträgers in der dritten Stufe erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hämatitroheisen ein Legierungsträger, der eines oder mehrere der folgenden Legierungselemente : Chrom, Nickel, Vanadium, Kobalt, Titan, Niob, Zirkon, Kupfer, Molybdän enthält, zugesetzt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischengefäss eine Schüttelpfanne verwendet wird.