DE1132168B

DE1132168B - Verfahren zur Herstellung von stickstoff-haltigen un- oder niedriglegierten Staehlen

Info

Publication number: DE1132168B
Application number: DEM45962A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Vom Ende; Dr-Ing Karl Georg Speith
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1960-07-18
Filing date: 1960-07-18
Publication date: 1962-06-28
Also published as: BE605403A; LU40228A1

Description

Verfahren zur Herstellung von stickstoffhaltigen un- oder niedriglegierten Stählen Stickstoffhaltige Stähle haben in den letzten Jahren ständig an Bedeutung gewonnen, d. h. solche Stähle, die einen höheren als den üblichen zwischen 0,003 und 0,006% liegenden Stickstoffgehalt aufweisen. Mit den höheren Stickstoffgehalten ist bekanntlich - allgemein gesprochen - eine Verbesserung der technologischen Eigenschaften verbunden.
Zur Erzielung solch höherer Stickstoffgehalte ist bereits vorgeschlagen worden, die betreffenden Stähle mit aufgesticktem Ferro-Mangan oder mit stickstoffhaltigem Ferro-Chrom od. dgl. zu erschmelzen. Diese Sonderlegierungen sind jedoch schon an sich sehr teuer, und es bedarf relativ großer Mengen, um eine wirkungsvolle Aufstickung zu erzielen. Sie haben aber außerdem den Nachteil, daß der Stickstoff in Form schwerlöslicher Nitride vorliegt, die als solche in den Stahl gelangen und bei unsachgemäßer Zugabe eine ungleichmäßige Verteilung im Stahl erfahren, die wiederum zu einer Verschlechterung der Qualität führen kann.
Die Zugabe der Legierungselemente, sei es nun im schmelzflüssigen oder pulverförmigen Zustand, zum geschmolzenen Metall erfolgt zumeist derart, daß der dem geschmolzenen Metall zuzumischende Stoff, wie beispielsweise geschmolzene oder pulverförmige Schlacke od. dgl., als im freien Fall ausfließender Kernstahl in den hierzu etwa achsengleich fließenden Hohlstrahl des geschmolzenen Metalls eingeführt wird.
Auch die Aufstickung von Stählen durch die Zugabe von stickstoffhaltigen Salzen mit Elementen der Alkali- oder Erdalkaligruppe ist bereits bekanntgeworden. Eingehende Versuche einer Aufstickung mit diesen Mitteln haben jedoch gezeigt, daß die Stickstoffausbeute im Stahl nicht nur sehr gering, sondern auch von Fall zu Fall sehr unterschiedlich ist, so daß gewünschte Stickstoff-Endgehalte nicht mit der notwendigen Sicherheit gewährleistet werden konnten. Darüber hinaus sind diese Salze zum Teil stark hygroskopisch oder enthalten einen großen Anteil an chemisch gebundenem Kristallwasser. Damit ist die Gefahr der Wasserstoffaufnahme durch den Stahl verbunden, die bekanntlich zur Flocken-und Porenbildung mit all ihren nachteiligen Folgen führte. Darüber hinaus ergeben sich bei ihrer Zugabe zum Stahlbad gewisse Schwierigkeiten, da als Folgeerscheinung dieser Eigenschaften eine ernsthafte Gefährdung des Bedienungspersonals eintreten kann.
Schließlich hat man auch schon vorgeschlagen, die Erzeugung stickstoffhaltiger Stähle mit Hilfe einer Zugabe von Calciumcyanamid (Kalkstickstoff = CaCN,) durchzuführen. Diese Verbindung, die sich durch einen hohen, leicht löslichen Stickstoffgehalt bei einem relativ niedrigen Preis auszeichnet, ist in weitem Umfang als Düngemittel bekannt und als solches auch für den vorgenannten Zweck zur Aufstickung von Stählen verwendet worden.
In allen diesen bekannten Fällen ist man von der Annahme ausgegangen, daß sich einmal die eingebrachten Nitride ausreichend im Stahl verteilen oder daß der frei gewordene Stickstoff sich an andere Legierungselemente anlagert, und man hat es daher für richtig gehalten, diese bekannten Verbindungen nur bei solchen Stählen anzuwenden, die von Hause aus hohe Gehalte an als Stickstoffträger bekannten Legierungselementen, wie z. B. Chrom, besaßen. So sind denn auch zuerst die rostfreien hochlegierten Chrom- und Chromnickelstähle über die Zugabe von Kalkstickstoff = CaCN., zusätzlich mit Stickstoff legiert worden. Auch lei anderen, z. B. un- oder niedriglegierten Stählen hielt man daran fest, daß Legierungselemente mit hoher Affinität zum Stickstoff vorhanden sein müßten, wenn eine Aufstickung in gewünschtem Umfang und mit der erforderlichen Regelmäßigkeit gewährleistet werden sollte, die teilweise außerdem noch durch das Einleiten gasförmigen Stickstoffs unterstützt wurde. So ist es dann auch gelungen, mit Hilfe dieser verschiedenen miteinander kombinierten Maßnahmen eine Aufstickung derartiger Stähle herbeizuführen.
Ganz abgesehen aber davon, daß es auf keinen Fall im Hinblick auf die technologischen Eigenschaften und insbesondere die Preisgestaltung gleichgültig sein kann, verteuernde Legierungselemente, sei es nun als stickstoffabgebendes Element, wie Ferro- Mangan affinee (mit 75 0% Mn und etwa 211/o N2), oder als Stickstoffträger, z. B. Chrom, Titan, Vanadin u. dgl., mit den entsprechenden Eigenschaften in den Stahl einzubringen, bringt auch die Verwendung des handelsüblichen Kalkstickstoffs an sich andere bedeutsame Nachteile mit sich.
So wurde nämlich gefunden, daß es nicht gelingt, mit Hilfe des handelsüblichen Kalkstickstoffs höhere Stickstoffgehalte, z. B. über - 0,010 %, zu erhalten, wenn un- oder niedriglegierte Stähle aufgestickt werden sollen und als Stickstoffträger bekannte Legierungselemente nicht zugegen sind. Eine Aufstickung gelingt auch dann nicht, wenn der Kalkstickstoff in den Ofen oder auf die Schlacke in der Pfanne gegeben wird, und beim Mitlaufen von Schlacke tritt, wenn die Zugabe zum Stahl in der Pfanne erfolgte, eine erhebliche Minderung der Stickstoffausbeute ein. Zum anderen wurde beobachtet, daß bei Blechen, die aus unter Verwendung von handelsüblichem Kalkstickstoff erzeugten Blöcken gewalzt wurden, Oberflächenfehler in Form von Blasen oder Poren auftraten, die nachgewiesenermaßen nicht vom Gießprozeß herrühren konnten. In langwierigen Untersuchungen wurde festgestellt, daß diese Fehler auf Wassergehalte zurückzuführen sind, die aus einer Hydratisierung zum Zwecke der Granulation im handelsüblichen als Düngemittel verwendeten Kalkstickstoff zurückbleiben.
Alle diese Nachteile mögen dazu geführt haben, daß trotz der Preiswürdigkeit des Düngemittels Kalkstickstoff und trotz der Hinweise in der Literatur bisher von der Möglichkeit seiner Verwendung als Aufstickungsmittel für un- oder niedriglegierte Stähle, die als Stickstoffträger bekannte Legierungselemente nicht enthalten, kein oder nur wenig Gebrauch gemacht wurde, weil ein regelmäßiger Erfolg mehr als fraglich war und die Nachteile einen solchen vielfach überdeckten. Erfindungsgemäß wird nunmehr vorgeschlagen, daß zur Aufstickung von un- oder niedriglegierten Stählen, die wesentliche Anteile an als Stickstoffträger bekannten Legierungselementen nicht enthalten und Stickstoffgehalte über 0,012'°/o aufweisen müssen, die Zugabe des Kalkstickstoffs in Form des nicht hydratisierten, feuchtigkeitsfreien Düngemittels erfolgt, und zwar in bekannter Weise mit dem Gießstrahl unter Zurückhaltung der Schlacke, sobald die Pfanne etwa zu einem Drittel und bevor sie zur Hälfte gefüllt ist.
Auf diese Weise gelingt mit wiederholbarer Sicherheit die Aufstickung un- oder niedriglegierter Stähle, die wesentliche Bestandteile an als Stickstoffträger bekannten Legierungselementen nicht aufweisen, auf Stickstoffgehalte von mehr als 0,01211/o, beispielsweise 0,015 bis 0,020%.
Da der Kalkstickstoff in dieser Form stark hygroskopisch ist, ist es unumgänglich notwendig, ihn bis zur Verwendung unter luftdichtem Verschluß zu halten, damit eine Feuchtigkeitsaufnahme aus der Atmosphäre verhindert wird.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Aufsticken von un- oder niedriglegierten Stählen, die als Stickstoffträger bekannte Legierungselemente nicht enthalten, auf Stickstoffgehalte von 0,01211/o und mehr durch Zugabe von Kalkstickstoff in die Pfanne während des Abstiches, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalkstickstoff in nicht hydratisierter, feuchtigkeitsfreier Form verwendet und in bekannter Weise mit dem Gießstrahl unter Zurückhaltung der Schlacke zugegeben wird, sobald die Pfanne etwa zu einem Drittel und bevor sie zur Hälfte gefüllt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 882 407.