AT405529B - Verfahren und vorrichtung zur doppelvakuum-herstellung von stahl - Google Patents
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Description
AT 405 529 B
Diese Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Stahl mit einer Qualität, die insofern besser ist als die Qualität von Elektroschlacke-Umschmelzen oder Vakuumlichtbogen-Umschmelzen, als Gaswerte, die den durch Vakuumlichtbogen-Umschmelzverfahren erhaltenen gleichen oder unter diesen liegen, gleichzeitig mit Schwefelwerten, die den durch Vakuumlichtbogen-Umschmelz- oder Elektroschlacke-Umschmelzver-5 fahren erhaltenen gleichen oder besser als diese sind, erzielt werden. Die Erfindung bezieht sich spezifisch auf Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung derartiger Stähle, wobei der niedrigstmögliche kombinierte Schwefel- und Gaswert durch den Einsatz von Vakuumlichtbogen-Entgasung und Vakuumlichtbogen-Umschmelzen erzielt wird.
w HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Vakuumlichtbogen-Umschmelzen und Elektroschlacke-Veredelung sind zur Herstellung hochwertiger Stähle wohlbekannt. Obwohl beide Verfahren heutzutage verbreitet verwendet werden, kommt keines der Verfahren einem endgültigen Ideal in dem Sinn nahe, in dem Stahl mit einer optimalen Kombination von 75 Reinheit und Struktur hergestellt wird.
Das Elektroschlacke-Umschmelzverfahren senkt beispielsweise Schwefel auf sehr niedrige Werte, es kann jedoch nicht die übermäßig niedrigen H-, O- und N-Konzentrationen, die heutzutage für bestimmte hochwertige Anwendungen, wie Formverfahren mit Unsenqualität, erforderlich sind, hervorbringen. Die Elektroschlacke-Umschmelz-Schlacken sind sehr feuchtigkeitsempfindlich, was einen signifikanten Einfluß 20 auf H-Gehalte ausüben kann und auch ausübt. Tatsächlich können Unterschiede, die ausreichen, um Endgaswerte zu beeinflussen, zwischen Schlackenchargen und Lieferanten auftreten. Sogar Wetter kann ein Faktor sein. Wenn eine Charge an einem heißen, feuchten Sommertag im Gegensatz zu einem kühlen, trockenen Herbst- oder Wintertag verarbeitet wird, kann der End-H-Gehalt während der feuchten Betriebsbedingungen höher sein und ist auch häufig höher. Sehr niedrige Schwefelwerte sind für das Elektroschlak-25 ke-Umschmeizverfahren charakteristisch, es ist jedoch unmöglich, eine gewisse Verunreinigung in Form von Einschlüssen zu vermeiden, da das Verfahren ein Prozeß ist, bei dem eine flüssige Schlacke mit dem flüssigen Stahl in kontinuierlichem Kontakt steht, und so immer die Möglichkeit einer unerwünschten Migration von Einschlüssen von der Schlacke zum Metall an der Schlacke-Metall-Grenzfläche besteht.
Bestimmte andere Nachteile, die eine Funktion des inhärenten Betriebs des Elektroschlacke-Um-30 Schmelzverfahrens sind, wurden auch festgestellt. Beispielsweise besteht immer die Möglichkeit, daß grobe Dendritenstrukturen im Elektroschlacke-Umschmelzverfahren gebildet werden, wobei diese Strukturen der ziemlich scharfen "V"-Form des geschmolzenen Bades zuzuschreiben sind, die ihrerseits das Erstarrungsmuster mit einer sich daraus ergebenden Vermehrung der Bildung von Dendritenstrukturen nachteilig beeinflußt. 35 Die GB-13 84 259-A betrifft eine spezielle Verwendung des Vakuum-Lichtbogen-Entgasungsverfahrens zur Herstellung von Stahl mit niedrigem Schwefelgehalt. Fester Legierungsstahlschrott wird in einem herkömmlichen Elektroofen 10 in Schritt 1 der Fig. 1 geschmolzen; danach wird der flüssige, verunreinigte Stahl in eine Pfanne (oder ein Behandlungsgefäß) 17 gegossen (vgl. Schritt 2); danach wird die Pfanne 17 dem Vakuum-Lichtbogen-Entgasungsverfahren unterzogen (vgl. Schritt 3), bei welchem, vorzugsweise der 40 verunreinigte flüssige Stahl in der Pfanne 17 gleichzeitig (a) einem niedrigen Vakuum unterzogen wird, vgl. 30 in Schritt 3, (b) einem inerten Reinigungsgas ausgesetzt wird, vgl. 19, 20, 21, 22 und 23 in Schritt 3, und (c) elektrischen Wechselstrom-Schlag-Lichtbögen 34, 35, Schritt 3, ausgesetzt wird, wobei diese Faktoren Zusammenwirken, um die Durchführung von Schwefelreduktionsvorgängen zu ermöglichen; vgl. beispielsweise bestimmte Schwefelbehandlungsschlackenzusätze, die aus dem Behälter 31 in Schritt 3 und Schritt 4 45 erfolgen.
An die Erzeugung von seigerungsfreiem Stahl von Lichtbogen-Umschmelzqualität wurde nicht gedacht, und ein solcher Stahl kann mit dem Schwefelbehandlungsvorgang, welchem das Vakuum-LichtbogenEntga-sungsystem der GB-13 84 259-A unterzogen wird, auch nicht erzeugt werden; es wird nur ein endgültiger Stahl mit geringem Schwefelgehalt und daher ohne Warmbrüchigkeit erhalten, so Gemäß der US-4 655 826-A werden niedrige Teildrücke von Ο, H und N bei im wesentlichen atmosphärischem Druck ausgenützt, um den endgültigen Gehalt an Ο, H und N auf ein gewünschtes, niedriges Niveau 2u senken. Der "offtake (Abzug) 27" dient zur Rauchgasentfernung; wenn ein Vakuum verfügbar ist, kann es gegebenenfalls angeschlossen werden, um die Rauchgasentfemung durch Aufrechterhaltung "eines sehr geringen unteratmosphärischen Drucks ... etwa in der Größenordnung von einigen 55 Millimetern Quecksilber" zu unterstützen, "wobei atmosphärischer Druck die Wirkung hätte, die Flansche 13 und 14 in luftdichtem Eingriff miteinander zu halten", Spalte 4. Probleme wie eine Seigerung sind nirgends erwähnt. 2 ΑΤ 405 529 Β
Gemäß der GB-22 22 178-A soll, wenn ein mittels des Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzverfahrens hergestelltes Produkt das Charakteristikum einer geringen Manganseigerung besitzen muß, der Stahl, aus welchem die Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzelektrode 1 erzeugt ist (Fig. 1 und 2) einen sehr geringen Mangangehalt haben.
Andererseits kann das Vakuumlichtbogen-Entgasungsverfahren, wie im US-Patent 3 501 289 anhand von Beispielen dargestellt, sehr niedrige H-, 0- und N-Werte ergeben. Es können auch niedrige Schwefelkonzentrationen erzielt werden, dies muß jedoch hauptsächlich durch genaue Steuerung der Entschwefelungszusätze vor dem Vakuumlichtbogen und der heftigen Rührphase erreicht werden. Nichtsdestoweniger können Qualitäten, die den Luftfahrt-Qualitätsspezifikationennahekommen, unter Verwendung des Vakuumlichtbogen-Entgasungsverfahrens regelmäßig erzielt werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß für einige sehr kritische Anwendungen, wie Formenstahl mit Linsenqualität, das Vakuumlichtbogen-Entgasungsverfahren allein nicht die regelmäßig richtige Struktur schaffen kann, die durch Vakuumlichtbogen-Umschmelzen erhalten werden kann.
Unter Formenstahl mit Linsenqualität wird ein typischer Formen- oder rostfreier Stahl verstanden, der einen Hochglanz annehmen und aufrechterhalten soll und der beispielsweise in Anwendungen wie Extrusionsformen oder Formen für durchsichtige Glas- oder Kunststoffteile verwendet wird. Beispiele derartiger Teile sind durchsichtige Kunststoff- oder Giasabdeckungen, die das Armaturenbrett in Automobilen abdek-ken, und die durchsichtige Abdeckung, die einen Teil der Helmausrüstung von Kampffliegern bildet, oder Fernseh-Röhren.
Allgemein festgestellt erfordern viele Formenstahlanwendungen homogene Stähle, die einen hohen Härtegrad bei Betriebstemperaturen aufrechterhalten können, während sie eine Polierbarkeit mit Linsenqualität, die frei von Defekten ist, die beim fertigen Teil Fehler bewirken können, haben. Diese Stähle müssen auch gegenüber Ermüdungsbruch, Warmrißbildung, Temperaturwechseln und Schlagbeanspruchungsfehlern beständig sein und isotrope Eigenschaften aufweisen. Heute ist das Material der Wahl AISI-13 Stahl, der ein 0,4C-5Cr-1,5Mo-IV Warmarbeits-Formenbaustahl ist und für Extrusions-, Schmiede- und Spritzguß-Anwendungen verwendet wird. Dieses Material bietet jedoch nicht immer die gewünschten Charakteristika, wenn es durch derzeit verwendete industrielle Verfahren erzeugt wird.
So besteht ein Bedarf für eine Technik zur Herstellung von hochwertigen Qualitätsstählen, die für anspruchsvolle und/oder kritische Anwendungen, wie Extrusion, Spritzguß oder Gesenke, bestimmt sind.
Die Erfindung schafft einen einzigartigen doppelten Vakuumbehandlungsprozeß, der die optimale Kombination von Reinheit und Struktur bei hochwertigen Stählen, von denen H-13 Premium ein Beispiel ist, erzielt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Blocks mit niedrigen Gehalten an Gas, Schwefel und Einschlüssen aus geschmolzenem Stahl, bei welchem in einem ersten Verarbeitungsschritt fester Legierungsschrott in einem Lichtbogenofen unter Atmosphärenbedingungen, die Atmosphärendruck einschließen, geschmolzen wird, wobei eine Charge aus geschmolzenem Stahl in unreiner Form mit hohen Gehalten an Gas, Schwefel und Einschlüssen gebildet wird, die ferner in einem End-Verarbeitungsschritt mittels Vakuumlichtbogen in einem Kupfer-Schmelztiegel umgeschmolzen wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die im Lichtbogenofen hergestellte Charge aus unreinem Stahl nach der Bildung im genannten Ofen einer ersten Behandlung unterworfen wird, die enthält: Anwenden der gleichzeitigen Wirkung (i) eines Vakuums, das ausreichend gering ist, um den geschmolzenen Stahl zu entgasen, (ii) eines Spülgases, das in bezug auf den Stahl inert ist, und das durch den geschmolzenen unreinen Stahl von einem Punkt am oder nahe dem Bodenteil hievon nach oben geführt wird, um zu bewirken, daß die untergasten Teile, die von der Oberfläche entfernt sind, an die Oberfläche gebracht werden, und (iii) der Heizwirkung eines aufheizenden Wechselstrombogens, der direkt zwischen den nichtselbstverzehrenden Elektrodenmitteln und dem geschmolzenen unreinen Stahl erzeugt wird, und der behandelte Stahl nach einer derartigen Behandlung erstarrt, der erstarrte Stahl danach einer zweiten Behandlung unterworfen wird, die im Umschmelzen des erstarrten Stahls besteht, und dieser danach in einem Prozeß des Umschmelzens mittels Vakuumlichtbogen wieder erstarrt, welche erste Behandlung am Stahl nach dem Schmelzen im Elektroofen und Verarbeiten sowie vor dem Prozeß des Umschmelzens mittels Vakuumlichtbogen durchgeführt wird, welcher Stahl, bevor er in der zweiten Behandlung dem Umschmelzen mittels Vakuumlichtbogen unterworfen wird, keine spezielle Verarbeitung zur Senkung des Mangan-Gehalts auf einen niedrigen Wert erfordert.
Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren nach dem Unterwerfen der Charge dem gleichzeitigen Anwenden des Vakuums, des Spülgases und des aufheizenden Bogens in der ersten Behandlung die Charge unter einer Schutzatmosphäre aus einem Behälter in eine Form gegossen wird, die eine Elektrode für das Umschmelzen mittels Vakuumlichtbogen bildet.
Weiters ist günstig, wenn dabei der Gießstrom zwischen dem Behälter und der Form gegenüber der Umgebungsatmosphäre abgeschlossen wird, und auch das Innere der Blockform, in der die Elektrode 3
AT 405 529 B gebildet wird, gegenüber der Umgebungsatmosphäre abgedichtet wird.
Bei einer derartigen Ausführungsform wird vorzugsweise die Schutzatmosphäre, die den Gießstrom zwischen dem Behälter und der Form umgibt, und die Schutzatmosphäre im Inneren der Form zumindest teilweise (a) durch die Entwicklung von CO aus dem gegossenen Metall und (b) durch die Oxidation, bei der der Sauerstoff in der Form mit dem Kohlenstoff im Stahl CO bildet, erzeugt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die gesamte Kruste von der Außenfläche der Elektrode nach der initialen Erstarrung und vor dem Umschmelzen entfernt.
Ferner ist günstig, wenn die Charge im Elektroofen mit einer Reduktionsschlacke behandelt wird, um den Schwefelgehalt zu verringern.
Vorzugsweise stammt die Schutzatmosphäre zumindest hauptsächlich von der Entwicklung von CO und anderen nicht-schädlichen Gasen vom geschmolzenen Metall vor der initialen Erstarrung.
Weiters ist vorzuziehen, wenn ein stabiles Bad aus umgeschmolzenem Metall mit einem U-förmigen Badprofil während des gesamten Umschmelzens der Elektrode aufrechterhalten wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Gießmittel ein Gießsystem mit einem Gießtrichter, einer Kinne und einer Elektrodenform beinhalten, wobei alle umschlossenen Volumina dieser gegen die Umgebungsatmosphäre abgedichtet sind.
In diesem Zusammenhang ist günstig, wenn das Gießsystem weiters erstens eine verformbare keramische Abdeckung enthält, die einen abdichtenden Kontakt zwischen der Gießstruktur am Bodenteil des Behälters und dem oberen Endabschnitt des Trichters herstellt, und zweitens eine Dichtungsplatte am oberen Abschnitt der Elektrodenform beinhaltet, die das Innere der Elektrodenform gegen die Umgebungsatmosphäre abdichtet.
Ferner ist günstig, wenn eine keramische Hülse beinhaltet wird, deren oberer Endabschnitt in Abdichtungskontakt mit dem Boden des Behälters um die Gießdüse des Behälters angeordnet ist und deren unterer Endabschnitt einen Abdichtungskontakt mit der verformbaren keramischen Abdeckung herstellt. Diese keramische Hülse ist vorzugsweise verformbar.
Vorzugsweise weist das Endprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens <0,003 S, <1 ppm H, <10 ppm O und <50 ppm N auf, besonders bevorzugt einen Schwefel- und Stickstoffgehalt von zusammen weniger als 100 ppm.
Das Verfahren geht vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise von einer entphosphorisierten Elektroofenschmelze aus. Das Ausgangsmaterial wird einem Vakuumlichtbogen-Entgasungsverfahren zur Entschwefelung und Entgasung unterworfen. Dann wird der Stahl steigend oder fallend in abgedeckte oder abgedichtete Blockformen gegossen. Die verfestigten Blöcke werden anschließend zu Elektroden zum Umschmelzen konditioniert. Dann werden die Elektroden in einem Vakuumlichtbogen-Umschmelzofen verarbeitet, um die Struktur zu verfeinern, die Reinheit zu verbessern, die Segregation zu reduzieren und den Gasgehalt weiter herabzusetzen. Der Stahl wird während jedes Schritts der Verarbeitungssequenz verbessert, um dadurch ein hochwertiges Qualitätsprodukt zu ergeben. Nur durch den doppelten Vakuumbehandlungsprozeß können Stähle sowohl mit äußerst niedrigen Schwefel- als auch äußerst niedrigen Gasgehalten hergestellt werden.
Ein Beispiel der Anwendung des Verfahrens ist wie folgt:
Eine Stahlcharge wird aus ausgewähltem Schrott geschmolzen, der zur Minimierung schädlicher Bruchgutelemente, wie Blei, Zinn und Kobalt, chemisch analysiert wurde. Ungefähr 60 Tonnen Schrott werden in einen Lichtbogenofen geladen. Im Ofen werden drei Graphitelektroden mit einem Durchmesser von 356 mm (14 Zoll) verwendet, die von einem 15 MW Transformator mit Energie versorgt werden, um die zum Schmelzen des Schrotts erforderliche Wärme zuzuführen. Ganz am Anfang des Erhitzens der Charge wird Sauerstoff in die Schmelze injiziert, der sich mit Kohlenstoff unter Bildung von Kohlenmonoxid vereinigt. Diese Reaktion wird "Kohlenstoff-Koch”-reaktion genannt und hat zwei Zwecke: die Erzeugung von Wärme im Bad und das Ausspülen schädlicher Einschlüsse. Diese Periode des Schmelzzyklus wird als Oxidationsperiode bezeichnet. Während des Oxidationszyklus wird Phosphor vom Stahl in die Schlacke als P2O5 überführt. Dies ist wichtig, da Phosphor eine Brüchigkeit bei Stählen bewirken kann. Nach dem Oxidationsschritt wird die phosphorhaltige Schlacke vom Ofen entfernt.
Nun wird die zweite Schlacke, die Reduktionsschlacke, die aus Kalk, Aluminiumoxid und Flußspat bestehen kann, entwickelt. Diese Schlacke wird zur Reduzierung des Sauerstoff- und Schwefelgehalts verwendet. Schließlich werden Legierungszusätze zugesetzt, um den Stahl nahe an die endgültig angestrebte Zusammensetzung heranzubringen. Der Stahl wird in eine Pfanne abgestochen, die dann zur Vakuumlichtbogen-Entgasungsstation geführt wird.
In der Vakuumlichtbogen-Entgasungsstation wird die Ranne mit dem Stahl in eine Kammer eingeschlossen, die auf einen absoluten Druck von so wenig wie etwa 1/1500stel bar (0,5 mm Hg) abgepumpt wird. Argon wird durch den Boden der Ranne eingeblasen, um den Stahl zu rühren, wodurch das 4
AT 405 529 B geschmolzene Metall dem Vakuum ausgesetzt wird. Während dieses Prozesses wird Schwefel vom Stahl bis auf sehr niedrige Gehalte, d.h. < 0,003 %, entfernt. Auch sammeln sich beim Vakuumlichtbogen-Entgasen Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff in den Argonblasen und werden bis auf Werte von weniger als etwa 2 ppm, 80 ppm bzw. 30 ppm entfernt. Ein Legierungstrichter wird zur Feinabstimmung der Legierungselemente verwendet, um die gewünschte Endchemie zu erzielen. Calcium, Silicium, Aluminium und/oder Kohlenstoff in Form von Draht oder Feststoffen können auch zur Feineinstellung der Chemie und zur Einstellung des Ca/Al-Gleichgewichts zugesetzt werden, wodurch die optimale Einschlußmorphologie und Größenverteilung erzielt werden.
Schließlich werden die drei 356 mm (14 Zoll) Vakuumlichtbogen-Entgasungs-Elektroden, gespeist durch einen 7,5 MW Transformator, zum Erhitzen des Stahls auf die optimale Abgußtemperatur (t 6*C) verwendet, um die richtige Blockerstarrung sicherzustellen.
Dann wird der Stahl steigend oder fallend in Blockformen gegossen, die abgedeckt oder abgedichtet sein können, um eine Schutzatmosphäre vorzusehen.
Die Kombination eines reinen Schmelz- und Veredelungsprozesses sowie einer Vakuumlichtbogen-Entgasungsbehandlung erzeugt äußerst reine Blöcke, die sich einer Elektroschlacke-Umschmelzqualität nähern. Dieses Qualitätsniveau wird durch den zweiten Vakuumschmelzprozeß weiter verbessert, der in der als nächstes zu beschreibenden Vakuumlichtbogen-Umschmelzeinheit durchgeführt wird. Es ist zu beachten, daß nur durch die Verwendung eines Vakuumlichtbogen-Entgasungs-Umschmelz-Zyklus Schwefel minimiert werden kann, während niedrige Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffwerte erzielt werden.
Nach dem Erstarren nach der Vakuumlichtbogen-Entgasung werden die Blöcke aus den Formen entfernt und für ein Umschmelzen vorbereitet. Die Vakuumlichtbogen-entgaste Elektrode wird konditioniert, um jegliche Elektrodenkruste zu entfernen. Ein Stahlzapfen wird an die Elektrode geschweißt, der als Energieverbindung und Elektrodenaufhängung (oder Stütze) für den Vakuumlichtbogen-Umschmelzprozeß dient. Nun ist die Elektrode für ein Umschmelzen bereit.
Die Vakuumlichtbogen-Umschmelzelektrode wird mit der Energiequelle verbunden und dann in die Vakuumkammer des Vakuumlichtbogen-Umschmelzofens eingeschlossen. Das System wird anschließend auf einen Betriebsdruck von etwa 1/40 OOOstel bar (10 bis 20 um Hg) evakuiert. Dieser sehr niedrige Druck wird während des Ofenbetriebs unter Verwendung eines zweistufigen Vakuumsystems aufrechterhalten, das aus einer mechanischen Pumpe und einem Gebläse vom Roots-Typ besteht. Dieses Vakuumsystem entfernt große Abgasmengen und hält den niedrigen Druck während des gesamten Umschmelzzyklus aufrecht.
Ein Lichtbogen wird zwischen der Unterseite der Elektrode und dem Boden des wassergekühlten Kupferschmelztiegels gezündet, um den Schmelzprozeß zu beginnen. Die Energiezufuhr ist so konzipiert, daß sie einen stabilen Lichtbogen ungeachtet extremer Variationen der Lastniveaus von Leerlauf- bis Kurzschluß-Bedingungen schafft. Eine Computersteuersystem mit geschlossener Schleife wird zur ständigen Überwachung und Steuerung des Prozesses verwendet, wobei eine Rückkopplung von einigen Prozeßsteuervariablen eingesetzt wird, um den Prozess in einem spezifizierten Betriebsbereich zu halten. Während die Elektrode geschmolzen wird, tropft die Flüssigkeit durch den tiefen Vakuumlichtbogenbereich und wird darunter wieder zu einem Vakuumlichtbogen-Umschmelzblock verfestigt. Die geschmolzenen Stahltropfen haben eine sehr große Oberfläche, die dem hohen Vakuum ausgesetzt ist, wodurch ein maximales Entfernen von Gasen erleichtert wird. Dieser Mechanismus führt zu sehr niedrigen Gasgehalten. Endgasgehalte betragen typischerweise weniger als 1 ppm Wasserstoff, weniger als 25 ppm Sauerstoff und weniger als 50 ppm Stickstoff.
Ein stabiles gesteuertes Metallbad wird zwischen der schmelzenden Elektrode und dem sich wieder verfestigenden Vakuumlichtbogen-Umschmelzblock aufrechterhalten. Die Tiefe dieses geschmolzenen Bades wird genau gesteuert, um ein regelmäßiges "Unförmiges Badprofil aufrechtzuerhalten, das die Dendritengröße und Segregation im Endprodukt minimiert. Das Ergebnis ist ein Block, der homogene Eigenschaften aufweist und sich während anschließender Wärmebehandlungen gleichförmig verhält.
Wasser wird rund um die Außenseite des Kupferschmelztiegels geleitet, um Wärme vom System abzufühen und die gesteuerte Erstarrung zu fördern. Beim Vakuumlichtbogen-Umschmelzen erfolgt die Wärmezufuhr durch den Lichtbogen und wird durch Variieren der Spannung und des Stroms gesteuert. So ist es durch Steuern der Wärmeabfuhrrate und der Wärmezufuhrrate möglich, die Erstarrung zu steuern, um eine gewünschte Erstarrungsrate aufrechtzuerhalten. Das Ergebnis der rasch gesteuerten Erstarrungsrate ist eine Abnahme der sich beim Verfestigen ergebenden Korngröße, was die Eigenschaften des Stahls verbessert.
Durch Umschmelzen eines Blocks unter Vakuum ist es möglich, jene Stahleigenschaften, die von der metallurgischen Struktur, der Anwesenheit schädlicher Gase und nicht-metallischer Einschlüsse beeinflußt werden, zu verbessern. Eigenschaften, wie Ermüdungsbeständigkeit, Schlagfestigkeit, Duktilität und Ver- 5
AT 405 529 B schleißfestigkeit können wesentlich verbessert werden, während Legierungssegregation und Anisotropie reduziert werden. Durch den Vakuumlichtbogen-Umschmelzprozeß können hochwertige Stähle durch eine Kombination gesteuerter Erstarrung und Vakuumveredelung hergestellt werden, wenn ihm die besondere Vakuumlichtbogen-entgaste Elektrode zugeführt wird.
So erzeugt der Vakuumlichtbogen-Entgasungsprozeß kombiniert mit gern Vakuumlichtbogen-Um-schmelzprozeß den hochwertigsten im Elektroofen geschmolzenen Stahl, der derzeit verfügbar ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird mehr oder weniger schematisch in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellt, in denen:
Fig.1 ein Fließdiagramm ist, das die grundlegenden Verfahrensschritte zeigt;
Fig.2 eine Explosionsdarstellung der abgedichteten Verbindung zwischen der Gießdüse der Pfanne und der Oberseite des Gießtrichters ist;
Fig.3 eine Unteransicht der Düsenhalterung des Schiebers ist;
Fig.4 eine Draufsicht der Düsenhülse ist;
Fig.5 eine Draufsicht der linearen Abdeckung ist;
Fig.6 eine schematische Darstellung von Flüssigkeitsbadprofilen für die Vakuumlichtbogen-Umschmelz-und die Elektroschlacke-Umschmelzprozesse ist; und
Fig.7 eine graphische Darstellung ist, welche die Erhöhung der Schlageigenschaften mit einer Abnahme des N-Gehalts auf die mit dieser Erfindung erreichbaren Werte zeigt.
Es werden in der Zeichnung von Figur zu Figur zur Bezeichnung gleicher Teile und Merkmale gleiche Bezugsziffem verwendet.
Zuerst wird auf Fig.1 bezuggenommen; ein herkömmlicher Lichtbogenofen ist allgemein mit 10 bezeichnet. Wie wohlbekannt ist, schmilzt der Lichtbogenofen 10 ausgewählten Schrott, wobei einige teilweise feste Stücke desselben mit 11 bezeichnet sind. Schlackematerialien, wie Kalk, zusammen mit Ausgleichsmengen an Legierungen und Sauerstoff werden dem Ofen zugeführt. Vorzugsweise wird eine Zweischlackenbehandlung verwendet. Die erste Schlacke ist eine Oxidationsschlacke, wobei einer ihrer Zwecke die Senkung der Phosphorkonzentration ist. Die Masse der im Ofenverfahren inhärenten Einschlüsse wird in diesem Schritt ausgespült. Dann wird die erste Schlacke entfernt und eine zweite oder Reduktionsschlacke der Schmelze zugesetzt. Die Reduktionsschlacke senkt den Sauerstoffgehalt, wodurch eine Entschwefelung ermöglicht wird. Weitere Legierungszusätze erfolgen nach einem oder mehreren Tests, um die Zusammensetzung der Schmelze der gewünschten Endchemie nahezubringen.
Nach der Ofenbehandlung wird der geschmolzene Stahl oder der geschmolzene Stahl mit nur einer geringen Menge an Schlacke in eine mit 12 bezeichnete Vakuumlichtbogen-Entgasungs-Prozeßpfanne abgestochen. Dann wird die Pfanne 12 zur Vakuumlichtbogen-Entgasungsstation transportiert und in den bzw. die allgemein mit 14 bezeichneten Vakuumlichtbogen-Entgasungs-Bearbeitungstank oder -Kammer abgesenkt. Die Vakuumlichtbogen-Entgasungsstation ist im wesentlichen ein Tank, der auf dem Boden stehen kann oder teilweise in den Boden versenkt sein kann. Der Tank enthält eine allgemein mit 15 bezeichnete untere Hälfte und eine allgemein mit 16 bezeichnete obere Hälfte. Wenn der Tank 14 geschlossen ist, wird eine Abdichtung 17 zwischen den beiden Hälften gebildet. Abgedichtete Elektroden sind mit 18 bezeichnet, und eine Verbindung mit einem Vakuumsystem ist mit 19 bezeichnet. Wenn beispielsweise eine Kammer mit ungefähr 54 m3 (1900 Kubikfuß) zur Behandlung einer eine geschmolzene Charge in der Größenordnung von etwa 65 bis 79 Tonnen enthaltenden Pfanne verwendet wird, kann ein Vierstufen-Dampfstrahl-Ejektorsystem eingesetzt werden, das die Kapazität hat, die geschlossene Kammer auf absolute Drücke in der Größenordnung von etwa 1/1500 bar (0,5 mm Hg) in etwa 15 Minuten zu evakuieren. Die Elektroden können aus Graphit sein, einen Durchmesser von ungefähr 356 mm (14 Zoll) aufweisen und geeigneterweise durch einen ungefähr 7,5 MW Transformator gespeist werden.
Eine Quelle von Spülgas, wie Argon oder Stickstoff, ist mit 20 bezeichnet, und es wird das Gas durch einen porösen Stopfen 21 im Boden der Pfanne abgegeben, um einen feinen Gasstrom zu emittieren, der sich ungefähr auf das 1400-fache Volumen ausdehnt, während die einzelnen Gasblasen 22 in der Schmelze aufwärts wandern, wodurch die Schmelze gerührt wird, und wodurch von der Oberfläche entfernte Teile der Schmelze an die Oberfläche gebracht werden, um die Temperatur auszugleichen, um die Schmelze zu homogenisieren, wodurch die chemische Zusammensetzung insgesamt gleichmäßig wird, und um in den einzelnen Gasblasen Niederdruckzonen zu bilden, in welche die eingeschlossenen Gase, wie Η, O und N, wandern können, während die Blasen aufsteigen und danach das System verlassen. Die Spülwirkung spült auch Einschlüsse aus, welche kleiner sind als daß sie beim Schmelzen an der Luft entfernt werden können. Eine von einem Schieber 24 gesteuerte Gießdüse 23 ist während dieser Stufe geschlossen. Ein Legierungs- 6
AT 405 529 B trichter ist mit 25 bezeichnet, wobei der Trichter zur Feinabstimmung ausgewählter Legierungselemente verwendet wird, um die gewünschte Endchemie zu erhalten.
Calcium, Silicium, Aluminium und/oder Kohlenstoff in Form von Draht oder Feststoffen können zuge-setzt werden, um die optimale Einschlußmorphologie und Größenverteilung zu erzielen. In diesem Zweistu* fenverfahren kann auch Schwefel auf einen derartigen Wert entfernt werden, daß eine Charge gleichmäßig mit weniger als 0,010 % vom Ofen abgestochen und auf weniger als 0,003 % nach der Vakuumlichtbogen-Entgasung verringert werden kann. Während der Vakuumlichtbogen-Entgasungsbehandlung kann H in den flockenfreien Bereich von etwa 2,2 ppm und gelegentlich auf 1 ppm oder sogar weniger gesenkt werden. O kann in einen Bereich von etwa 25 ppm oder weniger und N in den Bereich von 80 ppm oder weniger verringert werden.
Im Vakuumlichtbogen-Entgasungsprozeß wird die Schmelze durch Regulierung der Systemvariablen, einschließlich der Energiezufuhr von den Elektroden 18, der Gasspülrate und der Verweilzeit, auf die gewünschte Abgußtemperatur gebracht. Wie nun wohlbekannt ist, kann unter Verwendung des Vakuumlichtbogen-Entgasungssystems die Temperatur der Schmelze gleichmäßig in den Bereich von ± 5,5 *C (10 *F) der gewünschten Abgußtemperatur gebracht werden.
Nach der Vakuumlichtbogen-Entgasungsbehandlung wird die Pfanne 12 zur Bodenablaß- oder Bodengießstation geführt. An der Bodengießstation ist eine allgemein mit 27 bezeichnete Düsenhülse am Schieber 24 befestigt, und danach wird die Düsenhülse in engen Anliegeeingriff mit einer allgemein mit 28 bezeichneten linearen Abdeckung gebracht, die am oberen Ende 29, siehe Fig.2, eines allgemein mit 30 bezeichneten Gießtrichters angeordnet ist. Der Boden 31 des Gießtrichters ist mit einem Durchlaß 32 in der Trichterbasis 33 verbunden, wobei der Durchlaß mit einer Bodenöffnung 34 im Formschemel 35 in Verbindung steht. Eine Blockform 36 liegt auf dem Formschemel 35, und eine Wärmehaube ist mit 37 und eine Formabdichtungsplatte mit 38 bezeichnet.
Das Abdichtungssystem, das den Kontakt der Umgebungsatmosphäre mit dem Gießstrom während des Gießens vom Vakuumlichtbogen-Entgasen ausschließt, ist am besten in Fig.2 bis 5 veranschaulicht.
Zuerst wird auf Fig.2 bezuggenommen; es ist ersichtlich, daß eine Düsenhalterung 57, die über die Gießdüse 23 paßt, nach unten unter dem Schieber 24 vorsteht. Die Düsenhalterung enthält in diesem Fall drei Ansätze 58, 59 und 60 in gleichem Abstand voneinander, siehe Fig.3. Die Düsenhülse 27 enthält drei Kerben 61, 62 und 63, die eng mit den Ansätzen 58, 59 bzw. 60 der Düsenhalterung 57 zusammenpassen. Die Düsenhülse ist aus einem etwas schwammigen und geringfügig elastischen Keramikmaterial gebildet. Der Boden 65 der Düsenhülse 27 ist mit einer Fläche abgeschlossen, die so flach ist, wie es angesichts der Beschränkungen durch verfügbare Formausrüstung und Kosten möglich ist.
Die allgemein mit 28 bezeichnete lineare Abdeckung enthält in diesem Fall einen Basisabschnitt 67, von dem eine Wand 68 nach oben ragt. Die Basis und die Wand können in einem Stück gebildet sein. Die Oberseite oder das Spritzkissen 69 kann auch in einem Stück mit der Wand gebildet sein, oder kann, wie dargestellt, ein getrennter Teil sein, der in eine passende Ausnehmung im oberen Endteil der Wand 68 geklebt ist. Der Basisabschnitt 67 hat eine ausreichende Größe, um einen Anlagekontakt mit dem oberen Ende 29 des Gießtrichters 30 herzustellen, und kann eine beliebige zweckmäßige Form aufweisen, wie die in Fig.5 veranschaulichte quadratische Kontur. Die Abdeckung besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Düsenhülse, und die Oberseitenfläche 70 und die Bodenfläche 71 werden mit parallelen Flächen endbearbeitet, die so flach sind, wie es innerhalb der Grenzen verfügbarer Formausrüstung und Kosten durchführbar ist, so daß ein flacher, enger Abschluß zwischen dem Boden 65 der Düse 27 und der Oberseite 70 der Abdeckung sowie zwischen dem Boden 71 der Abdeckung und der Oberseite 29 des Trichters 30 gebildet wird. Gewünschtenfalls kann die Abdeckung eine Öffnung für eine Verbindung mit einer Quelle von inertem Gas, wie Argon, aufweisen, es wurden jedoch ausgezeichnete Ergebnisse ohne die Verwendung einer synthetischen Gasumgebung erzielt, wobei stattdessen auf das CO zurückgegriffen wird, das während des Gießens entwickelt wird.
Es ist klar, daß der Weg des geschmolzenen Metalls zwischen der Pfanne 12 und der Blockform 37 ein geschlossener Durchgang ist, da eine Abdichtung zwischen der Düsenhülse 27 und dem Schieber 24, zwischen der Düsenhülse und der linearen Abdeckung 28, zwischen der linearen Abdeckung und dem Gießtrichter 30, zwischen dem Gießtrichter und der Trichterbasis 33 sowie zwischen dem Formschemel 35 und der Blockform 36 gebildet ist. Das Innere der Blockform 36 ist eine abgedichtete Kammer, da ein dichter Sitz zwischen der Formwand und dem Formschemel 35, zwischen der Form und der Wärmehaube 37 sowie zwischen der Wärmehaube und der Formdichtungsplatte 38 vorliegt. Die verschiedenen Dichtungen sind nicht so dicht wie die Dichtungen in der Vakuumlichtbogen-Entgasungseinheit, sie passen jedoch ausreichend dicht, so daß keine Umgebungsatmosphäre das System durchdringen kann, wenn ein geringer Überdruck im System voriiegt. Im Betrieb wird ein geringer Druck im System durch die CO-Entwicklung geschaffen, während das Metall von der Pfanne 12 in den Gießtrichter strömt. Die Entwicklung schreitet im 7
AT 405 529 B wesentlichen so lange fort, solange das Metall flüssig bleibt. Da CO eine neutrale Atmosphäre über der Oberfläche des geschmolzenen Stahls bildet, während er in der Blockform aufsteigt, ist das geschmolzene Metall in allen, oder im wesentlichen allen, Zeitabschnitten, in denen es nach dem Gießen in einem geschmolzenen Zustand vorliegt, einer schützenden neutralen Atmosphäre ausgesetzt. Ähnliche Techniken können für das fallende Gießen verwendet werden.
Nach geeigneter Verarbeitung, die nachstehend zu beschreiben ist, wird ein Zapfen 40 an ein Ende des gegossenen Vakuumlichtbogen-Entgasungsblocks 39 geschweißt, um die Umwandlung des Vakuumlichtbogen-Entgasungsblocks in eine Vakuumlichtbogen-Umschmelzelektrode abzuschließen.
Dann wird die allgemein mit 41 bezeichnete Vakuumlichtbogen-Umschmelzelektrode am Kolben 42 der Vakuumlichtbogen-Umschmelzeinheit angebracht und in den Kupferschmelztiegel 43 der Vakuumlichtbo-gen-Umschmelzeinheit eingeführt.
Die Vakuumlichtbogen-Umschmelzeinheit enthält den Schmelztiegel 43, der eine Öffnung 44 aufweit, die den Kolben 41 vakuumdicht aufnimmt, und einen Vakuumabzug 45, der beispielsweise mit einem Evakuierungssystem verbunden sein kann, das eine mechanische Vakuumpumpe und ein Gebläse vom Roots-Typ aufweist, wobei das Vakuumsystem die Kapazität hat, das System auf einen Betriebsdruck in der Größenordnung von etwa 1/40 000 bar (10 bis 20 um Hg) zu evakuieren. Energie wird durch eine Gleichstrom-Energiespeiseeinrichtung 46, die mit dem Zapfen 40 durch eine Leitung 47 verbunden ist und mit dem Schmelztiegel durch eine Leitung 48 verbunden ist, der Elektrode 41 zugeführt.
Ein Kühlmantel ist allgemein mit 50 bezeichnet, wobei der Mantel eine äußere Schale 51 aufweist, die zusammen mit dem Äußeren des Schmelztiegels eine Kühlkammer 52 bildet, die jenen Teil des Schmelztiegels umgibt, der mit dem geschmolzenen Stahl in Berührung kommt. Ein Kühlwassereinlaß 54 und ein Auslaß 55 sowie geeignete Durchflußregler (nicht dargestellt) dienen zur Steuerung der Wärmeabfuhr und dadurch zur Steuerung der Verfestigungsrate des schließlich erhaltenen Vakuumlichtbogen-Umschmelz-blocks.
Einer der signifikanten Vorteile des Vakuumlichtbogen-Umschmelzens gegenüber dem Elektroschlacke-Umschmelzen ist in Fig.6 veranschaulicht, die einen schematischen Vergleich zwischen den beiden Verfahren zeigt. Beim Elektroschlacke-Umschmelzverfahren wird die Elektroschlacke-Umschmelzelektrode 76 in eine geschmolzene Schlacke 77 eingetaucht. Die Schlacke bedeckt zur Gänze die Oberfläche des Schmelzebades, um die Oberfläche des umgeschmolzenen Metalls gegen eine Reoxidation vor der Erstarrung zu schützen. Es ist auch ersichtlich, daß ein V-förmiges Bad 78 aus umgeschmolzenem Stahl zwischen der Schlacke 77 und oberhalb des verfestigten Elektroschlacke-Umschmelzblocks 79 gebildet wird.
Im Gegensatz dazu kommt die Unterseite der Vakuumlichtbogen-Umschmelzelektrode 41 nicht mit der Oberseite des Vakuumlichtbogen-Umschmelz-Schmelzebades 80 in Kontakt. Folglich wird jeder Tropfen der umgeschmolzenen Vakuumlichtbogen-Entgasungselektrode dem sehr niedrigen absoluten Vakuum im System ausgesetzt, und daher wird eine maximale Möglichkeit für die Migration von Gasen innerhalb jedes Tropfens an die Oberfläche hievon und die anschließende Entfernung aus dem System geschaffen. Es ist auch ersichtlich, daß das U-förmige Bad 81 aus umgeschmolzenen Stahl an der Oberseite des Vakuum-lichtbogen-Umschmelzblocks 82 gebildet wird.
Ein Vergleich der inneren Struktur des Elektroschlacke-Umschmelz- und Vakuumlichtbogen-Um-schmelzblocks zeigte wesentlich weniger Dendritenbildungen im Vakuumlichtbogen-Umschmelzblock.
Die Wichtigkeit eines niedrigen Gasgehaltes, in diesem Fall von N, in Verbindung mit der Lebensdauer einer Spritzgußform ist aus Fig.7 ersichtlich. Aus dieser Figur geht hervor, daß eine Erhöhung von N zu einer Abnahme der Schlagfestigkeitswerte führt. Ein N-Gehalt von etwa 120 ppm führt ungefähr zu einer Verdreifachung der Schlagfestigkeitseigenschaften gegenüber einem Stahl mit etwa 300 ppm N. Das kombinierte Vakuumlichtbogen-Entgasungs- und Vakuumlichtbogen-Umschmelzverfahren dieser Erfindung erzeugte ein Endprodukt mit weniger als 50 ppm N, wobei angenommen wird, daß Gehalte von weniger als etwa 120 ppm N beim Elektroschlacke-Umschmelzverfahren selten erreicht werden.
Die Endgaswerte, die durch das oben beschriebene Verfahren erzielt werden, sind in der gleichen Charge weniger als 1 ppm H, weniger als 50 ppm N und weniger als 25 ppm O. Dies wurde in Verbindung mit einer feinen Korngröße und nahezu isotropem Stahl erreicht. Ferner kann das Endprodukt einen kombinierten S- und N-Gehalt von weniger als 100 ppm aufweisen.
Einer der signifikantesten Unterschiede zwischen dem oben beschriebenen Verfahren und dem herkömmlichen Elektroschlacke-Umschmelzverfahren, das viele Stahlhersteller mit dem Bemühen, Stahl mit Linsenqualität zu produzieren, einsetzen, liegt in der Art und Weise des Abschirmens des geschmolzenen Stahls gegen Luft. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Vakuum über dem flüssigen Stahl zu jeder Zeit, auch während der Schmelz- und Erstarrungs-Endphase, aufrechterhalten, und so kann keine Oxidation auftreten und Gase werden kontinuierlich vom Stahl entfernt. Im Elektroschlacke-Umschmelzverfahren 8
Claims (14)
- AT 405 529 B besteht zum Vergleich die Schlacke im allgemeinen aus Rußspat. Aluminiumoxid und Kalk und ist direkt oben auf dem geschmolzenen Stahl angeordnet. Obwohl diese Schlacke einen Versuch zur Abschirmung des Stahls gegen die Atmosphäre darstellt, werden die Gase nicht auf die niedrigen Konzentrationen entfernt, die die vorliegende Erfindung charakterisieren. Ferner besteht beim Elektroschlacke-Umschmelzen die Möglichkeit, daß die Schlacke während des Prozesses teilweise in den Stahl eingeführt wird. Dies ist bei der vorliegenden Erfindung unmöglich, da keine Schlackematerialien zu irgendeiner Zeit während der Schmelz/Erstarrungs-Vakuumlichtbogen-Um-schmelz-Endphase vorhanden sind. Sollten trotz aller Vorkehrungen Einschlüsse in der Schmelz/Verfestigungs-Endphase vorhanden sein, schafft das seichte Bad (im Gegensatz zum im Elektro-schlacke-Umschmelzverfahren gebildeten Bad) eine maximale Möglichkeit, daß diese an die Oberfläche schweben, bevor das Wiedererstarren stattfindet. Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert und beschrieben wurde, ist es klar, daß Modifikationen innerhalb des Grundgedankens und Rahmens der Erfindung vorgenommen werden können. Demgemäß soll der Rahmen der Erfindung nicht durch die vorstehende beispielshafte Beschei-bung, sondern nur durch den durch die nachstehend beigeschlossenen Ansprüche bei Interpretation im Lichte des relevanten Standes der Technik gezogenen Rahmen festgelegt sein. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Blocks mit niedrigen Gehalten an Gas, Schwefel und Einschlüssen aus geschmolzenem Stahl, bei welchem in einem ersten Verarbeitungsschritt fester Legierungsschrott in einem Lichtbogenofen unter Atmosphärenbedingungen, die Atmosphärendruck einschließen, geschmolzen wird, wobei eine Charge aus geschmolzenem Stahl in unreiner Form mit hohen Gehalten an Gas, Schwefel und Einschlüssen gebildet wird, die ferner in einem End-Verarbeitungsschritt mittels Vakuumlichtbogen in einem Kupfer-Schmelztiegel umgeschmoizen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die im Lichtbogenofen hergestellte Charge aus unreinem Stahl nach der Bildung im genannten Ofen einer ersten Behandlung unterworfen wird, die enthält: Anwenden der gleichzeitigen Wrkung (i) eines Vakuums, das ausreichend gering ist, um den geschmolzenen Stahl zu entgasen, (ii) eines Spülgases, das in bezug auf den Stahl inert ist, und das durch den geschmolzenen unreinen Stahl von einem Punkt am oder nahe dem Bodenteil hievon nach oben geführt wird, um zu bewirken, daß die untergasten Teile, die von der Oberfläche entfernt sind, an die Oberfläche gebracht werden, und (iii) der Heizwirkung eines aufheizenden Wechselstrombogens, der direkt zwischen den nicht-selbstverzehrenden Elektrodenmitteln und dem geschmolzenen unreinen Stahl erzeugt wird, und der behandelte Stahl nach einer derartigen Behandlung erstarrt, der erstarrte Stahl danach einer zweiten Behandlung unterworfen wird, die im Umschmelzen des erstarrten Stahls besteht, und dieser danach in einem Prozeß des Umschmelzens mittels Vakuumlichtbogen wieder erstarrt, welche erste Behandlung am Stahl nach dem Schmelzen im Elektroofen und Verarbeiten sowie vor dem Prozeß des Umschmelzens mittels Vakuumlichtbogen durchgeführt wird, welcher Stahl, bevor er in der zweiten Behandlung dem Umschmelzen mittels Vakuumlichtbogen unterworfen wird, keine spezielle Verarbeitung zur Senkung des Mangan-Gehalts auf einen niedrigen Wert erfordert.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Unterwerfen der Charge dem gleichzeitigen Anwenden des Vakuums, des Spülgases und des aufheizenden Bogens in der ersten Behandlung die Charge unter einer Schutzatmosphäre aus einem Behälter in eine Form gegossen wird, die eine Elektrode für das Umschmelzen mittels Vakuumlichtbogen bildet.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Gießstrom zwischen dem Behälter und der Form gegenüber der Umgebungsatmosphäre abgeschlossen wird, und auch das Innere der Blockform, in der die Elektrode gebildet wird, gegenüber der Umgebungsatmosphäre abgedichtet wird.
- 4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzatmosphäre, die den Gießstrom zwischen dem Behälter und der Form umgibt, und die Schutzatmosphäre im Inneren der Form zumindest teilweise (a) durch die Entwicklung von CO aus dem gegossenen Metall und (b) durch die Oxidation, bei der der Sauerstoff in der Form mit dem Kohlenstoff im Stahl CO bildet, erzeugt wird. 9 AT 405 529 B
- 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Kruste von der Außenfläche der Elektrode nach der initialen Erstarrung und vor dem Umschmelzen entfernt wird.
- 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Charge im Elektroofen mit einer Reduktionsschlacke behandelt wird, um den Schwefelgehalt zu verringern.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-6, bei welchem die Schutzatmosphäre zumindest hauptsächlich von der Entwicklung von CO und anderen nicht-schädlichen Gasen vom geschmolzenen Metall vor der initialen Erstarrung stammt.
- 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß ein stabiles Bad aus umgeschmolzenem Metall mit einem U-förmigen Badprofil während des gesamten Umschmelzens der Elektrode aufrechterhalten wird.
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Gießmittel ein Gießsystem mit einem Gießtrichter, einer Rinne und einer Elektrodenform beinhalten, wobei alle umschlossenen Volumina dieser gegen die Umgebungsatmosphäre abgedichtet sind.
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Gießsystem weiters erstens eine verformbare keramische Abdeckung enthält, die einen abdichtenden Kontakt zwischen der Gießstruktur am Bodenteil des Behälters und dem oberen Endabschnitt des Trichters herstellt, und zweitens eine Dichtungsplatte am oberen Abschnitt der Elektrodenform beinhaltet, die das innere der Elektrodenform gegen die Umgebungsatmosphäre abdichtet.
- 11. Verfahren nach Anspruch 10, welches ferner eine keramische Hülse beinhaltet, deren oberer Endabschnitt in Abdichtungskontakt mit dem Boden des Behälters um die Gießdüse des Behälters angeordnet ist und deren unterer Endabschnitt einen Abdichtungskontakt mit der verformbaren keramischen Abdeckung herstellt.
- 12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hülse verformbar ist.
- 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Endprodukt <0,003 S, <1 ppm H, <10 ppm 0 und <50 ppm N aufweist.
- 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Endprodukt einen Schwefel- und Stickstoffgehalt von zusammen weniger als 100 ppm aufweist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 10
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