DD148962B1 - Verfahren zum mikrolegieren von automatenstahl unter verwendung von ferrolegierungen - Google Patents

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zum Mikrolegieren von Automatenstahl unter Verwendung von Ferrolegierungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mikrolegieren von Automatenstahl unter Verwendung von Ferrolegierungen, insbesondere von Ferrobor.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Als Automatenstähle werden solche Stähle bezeichnet, die mit sogenannten Spanbrecherelementen legiert sind. Diese Elemente sind in der Eisengrundmasse, praktisch unlöslich und lagern sich als Einschlüsse im Stahl ab« Durch die unterbrechung der metallischen Grundmasse brechen die Späne bei der spangebenden Formung kurz ab. Außerdem wird die Schnittkraft vermindert. Diese Stähle eignen sich deshalb besonders zur Bearbeitung auf automatischen Werkzeugmaschinen und ermöglichen hohe Zerspanungsleistungen. Zu den Spanbrecherelementen ist in erster Linie Schwefel zu rechnen.

Eine bessere Zerspanbarkeit ist erreichbar, wenn gemäß den US-Erfindungsbeschreibungen Ur. 2 197 259, Ur. 2 182 785 oder Hr. 2 259 342 Blei als Spanbrecherelement zulegiert wird.

Spitzenleistungen der Zerspanbarkeit werden ermöglicht, wenn neben Schwefel und Blei eine Legierung des Stahles mit den Sonderspanbrecherelementen Wismut, Selen und Tellur nach den Brfindungsbeachreibungen PR-PS 1 219 601, GB-PS 1 020 423 und US-PS 3 152 890 erfolgt.

Die genannten Legierungselemente außer Schwefel haben den Nachteil, daß beim Legierungs-, Wärmebehandlungs- und 7/armformgebungsprozeß des Stahles toxische Dämpfe entstehen. Trotz des Einsatzes von Absaugeinrichtungen werden häufig die zulässigen Gehalte dieser Elemente oder ihrer Verbindungen in der Raumluft an den Arbeitsplätzen in der Metallurgie überschritten, wa3 zu Produktionsbeschränkungen bei der Herstellung dieser Stähle führt.

Der Zusatz von Mikrolegierungselementen ist vorwiegend zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Bau-, Sinsatz- und Vergütungsstählen bekannt. Es ist aber auch bei Automatenstählen nach den US-Erfindungsbeschreibungen Hr* 2 388 214 und Nr. 2 388 215 eine Mikrolegierung mit Bor zur Verbesserung der Zerspanbarkeit bekannt, wonach die Zugabe ѵопЗог in Form von Perrobor mit einem Borgehalt von 10 bis 20 Masseprozent beschrieben wird. Auch die DL-PS 129 664 bezieht sich auf einen höhergeschwefelten, mit Bor mikrolegierten Weichautomatenstahl, wobei die Legierung des flüssigen Stahls mit Bor in der Gießpfanne vorgenommen wird.

Diese den Stand der Technik bestimmenden Erfindungsbeschreibungen weisen den entscheidenden Nachteil auf, daß keine Aussagen zum Wesen der Herstellungstechnologie eines Automatenstahles mit definiertem Gehalt an Bor als Spanbrecherelement, insbesondere mit einem möglichst hohen Anteil an säurelöslichem, hinsichtlich der Zerspanbarkeit wirksamen Bor getroffen werden.

Ziel der Erfindung

Daa Ziel der Erfindung besteht darin, die dem Stand der Technik anhaftenden Hachteile zu vermeiden und durch eine geeignete Technologie der Mikrоlegierung in Verbindung mit einer optimalen Führung des Schmelzprozesses die Herstellung eines borlegierten Automatenstahles mit guter Zerspanbarkeit zu sichern, der bessere Zerspanungseigenschaften als der schwefellegierte Automatenstahl besitzt und den Schwefel-Bleilegierten Automatenstahl ablösen kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine geeignete Mikrolegierung mit Bor in Verbindung mit einer optimalen Führung des Schmelzprozesses die Zerspanbarkeit von schwefellegierten Automatenstählen so zu verbessern, daß annähernd die Gebrauchseigenschaften der bekannten Schwefel-Blei-legierten Automatenstähle erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Stahlschmelze so mit Sauerstoff gefrischt wird, daß diese zum Ende des Frischprozesses einen Gesamtsauerstoff-Gehalt von 300 bis 700 ppm und einen aktiven Sauerstoffgehalt von mindestens 200 ppm enthält und zusätzlich außer mit den für schwefellegierte Automatenstähle üblichen Legierungsmitteln mit bis zu 2,0 kg Ferrobor pro Tonne Stahl, vorzugsweise in einer Menge von t,0 bis 1,4 kg Ferrobor pro Tonne Stahl in einem Schmelzaggregat und/oder in einer Abstichrinne und/ oder in einer Stahlpfanne und/oder in einer Kokille legiert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird gesichert, daß Gesamtborgehalte von 40 bis 160 ppm erreicht werden und mindestens 70 % des Borgehaltes in säurelöslicher Form vorliegen.

Im Interesse einer guten Zerspanbarkeit ist diese Verfahrensweise auf die Erzielung feinverteilter Bor-Sauerstoff-Phasen im Stahl ausgerichtet. Die Zusammensetzung des für die erfind ungsgemäße Mikrolegierung zuzugebenden Perrobors soll

15-20 Masseprosent Bor höchstens 10 Masseprozent Aluminium höchstens 1 Masseprozent Silizium höchstens 1 Masseprozent Kohlenstoff Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen oder

15-20 Masseprozent Bor höchstens 1 Masseprozent Aluminium höchstens 1 Masseprozent Silizium höchstens 1 Masseprozent Kohlenstoff Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen enthalten·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:

Nach dem Blasprozeß in einem bodenblasenden Sauerstoffkonverter mit flüssigem Roheisen als Hauptbestandteil des Einsatzes beträgt die Temperatur des Stahlbades 1958 K und seine chemische Zusammensetzung:

0,030 Masseprozent Kohlenstoff Spuren Silizium 0,130 Masseprozent Mangan 0,039 Masseprozent Phosphor und 0,031 Masseprozent Schwefel.

Hach dem Abschlacken wird die Schmelze mit 3,9 kg Ferromangan carbure pro Tonne Stahl im Konverter vordesoxydiert. Beim Abstich werden in die Stahlpfanne je Tonne Stahl

12,6 kg Ferromangan carbure 3,9 kg Schwefelblüte 1,2 kg Ferrobor und 1,2 kg Raffinationsmittel zugegeben·

Die erzielte Fertiganalyse von

0,1000 Masseprozent Kohlenstoff 0,0100 Masseprozent Silizium 1,0000 Masseprozent Mangan 0,0420 Masseprozent Phosphor 0,3190 Masseprozent Schwefel 0,0040 Masseprozent Stickstoff und 0,0085 Masseprozent Bor (gesamt)

liegt im Soll-Analysenbereich der Stahlmarke 9SMnB28· Weiterhin beträgt der säurelo'sliche und damit als zerspanbarkeitsverbessernde Phasen vorliegende Borgehalt 83 % des Gesamt-Borgehaltes.

Die Kontrolle des Erfolges der Schmelz- und Legierungstechnologie mittels eines Zerspanbarkeits-Kurzprüfverfahrens ergibt bei der Messung der Erliegeschnittgeschwindigkeit nach dem Schnittgeschwindigkeitssteigerungsverfahren an Proben der Beispielcharge Mittelwerte, die deutlich über denen von Untersuchungen an Proben borfreier Vergleichschargen der Stahlmarke 9SMn28 liegen (Tabelle 1).

Tabelle 1: Ergebnisse bei der Messung der Erliegeschnittgeschwindigkeit v_

Stahlmarke Bemerkung ν £"ш · min" J

9SMn28 Stahlmarkenmittel- 129

wert

9SMnB28 Beispielcharge 144

Claims (3)

1. Erfind ungsanspr uo h

   · Verfahren zum Milcrolegieren топ Automatenstahl unter Verwendung топ F e2X о legierungen., ЗлзЬваошЗазгв von Ferrobox mit einem Borgehalt von 10-20 Masseprozent, gekennzeichnet daduroh, daß das Farrobor einer Stahlschmelze in ein Schmelzaggregat und/oder in eine Abstichrinne und/oder in eine Stahlpfanne und/oder in eine Kokille in einer Menge bis zu 2,0 kg pro Tonne Stahl, Torzugsweise in einer Menge топ 1,0 bis 1,4 kg pro Tonne Stahl bei einem Gesamtsauerstoffgehalt топ 300 bis 700 ppm und einem aktiven Sauerstoffgehalt des Stahles топ mindestens 200 ppm zur Srreichung eines Gesamtborgehaltes des Stahles топ 40 bis 160 ppm bei einem säurelösliohen Anteil des Gesamtborgehaltes топ mindestens 70 % zugegeben wird.
2. 2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zum Mikrolegieren Ferrobor mit einer Zusammensetzung топ

   höchstens 10 Masseprozent Aluminium höchstens 1 Masseprozent Silizium

   höchstens 1 Masseprozent Kohlenstoff

   Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen zulegiert wird·
3. 3· Verfahren naoh Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zum Mikrolegieren Ferrobor mit einer Zusammensetzung топ

   höchstens 1 Masseprozent Aluminium

   höohstens 1 Masseprozent Silizium

   höohstens 1 Masseprozent Kohlenstoff

   Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen zulegiert wird.