DE1177183B

DE1177183B - Verfahren zur Reinigung von unlegierten und legierten Staehlen

Info

Publication number: DE1177183B
Application number: DER29203A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing August Dammer; Wilhelm Breuing
Original assignee: Rheinstahl Huettenwerke AG
Current assignee: Rheinstahl Huettenwerke AG
Priority date: 1960-12-01
Filing date: 1960-12-01
Publication date: 1964-09-03
Also published as: GB999482A; US3199976A

Description

Verfahmn,zur Reinigung von unlegierten und legierten -Stählen Die Neigung eines Stahles zur Flockenbildung ist in starkem Maße abhängig von der Höhe,des Wasserstoffgehaltes 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 Warmbehandlungsmaßnahmen angewendet, durch die einerseits ein Abbau des Wasserstoffgehaltes, andererseits die bei der Abkühlung auftretenden Umwandlungsspannungen vermieden werden sollen. Als Maßnahmen zum Abbau des Wasserstoffgehaltes des schmelzflüssigen Stahles und seiner Legierungen sind bereits 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 werden. Sie kann durch Spül- oder Reaktionsgase verstärkt werden. So ist es bekannt, bei einem Verfahren von unten durch ein Stahlbad Kohlenoxyd und/oder Kohlendioxyd durchzuleiten und über dem Stahlbad, welches unter Vakuum steht, das CO zu verbrennen. Mit diesen Spülgasen können auch Halogenverbindungen wie Aluminiumtrichlorid, Aluminiumtrifluorid, Tetrachlorkohlenstoff oder andere halogenierte Kohlenwasserstoffe, z. B. Hexachlorbenzol, durch das Stahlbad geblasen werden.
Alle Verfahren dieser Art erfordern erhebliche Aufwendungen in apparativer Hinsicht und bedingen weitgehende Abdichtungsmaßnahmen zur Aufrechterhaltung des erforderlichen niedrigen Druckes, da von der Höhe des Druckes die Wasserstoffabgabe stark abhängt. In kurzer Zeit wirkungsvoll wird die Entfernung des Wasserstoffs erst bei Drücken von weniger als 1 Torr. Durch die vorliegende Erfindung hingegen kann Wasserstoff bei Schmelzen, die unter Atmosphärendruck stehen, in höherem Maße, als es sonst bei Feinungs- und Desoxydationsmaßnahmen üblich und möglich ist, entfernt werden.
Es ist bekannt, daß bei Blasstahl die Wasserstoffgehalte niedriger liegen als bei Siemens-Martin- oder Elektro-Stählen entsprechender Zusammensetzung. Nach der Literatur werden z. B. für nach dem LD-Verfahren hergestellten Blasstahl Wasserstoffwerte von 1 bis 5 Ncm3/100 g genannt. Es kommt aber darauf an, diese gegenüber anderen 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, um so größer ist auch die Gefahr der Seigerungen und damit der .HU-Anreicherung in diesen Zonen und somit des Auftretens von Umwandlungsspannungen. Dieses trifft insbesondere für Mittel-und Grobbleche aus neueren Walzenstraßen als auch bei Schmiedestücken .zu, .wenn nicht besondere Glühmethoden und/oder überaus -lange Abkühlzeiten angewendet werden. Diese ;aber beeinflussen,die Wirtschaftlichkeit infolge Erhöhung .des Umlauf- .und ,Lagermaterials, Ausweitung der entsprechenden Glüh- und Abkühleinrichtungen und damit der Hilfsbetriebe zu den Produktionsbetrieben, Verlängerung der Fertigungszeiten, ohne dabei völlige Sicherheit für die Fehlerfreiheit der Erzeugnisse zu haben. Diese Tatsachen treffen in gleicher Weise auf unlegierte wie legierte Qualitäten zu, wenn nicht die bekannten Vakuum-Entgasungsverfahren angewendet werden.
Der Abbau des Wasserstoffs erfolgt ohne Unterdruck, ohne Entfernung der Schlacke und ohne Durchblasen, also ohne Berührung des Einblaserohres mit der Schmelze. Alle diese Vorteile bringen einen bisher unerreichbaren Fortschritt mit sich. Die bisherigen normalen Stahlwerkseinrichtungen brauchen nicht verändert zu werden, und auch das Stahlschmelzverfahren kann herkömmlich sein mit der Ausnahme, daß die Entgasung mittels des aufgeblasenen Reaktionsmittels noch im Ofen oder sonstigen Schmelzgefäß erfolgen kann. Die Wirksamkeit des neuen Verfahrens kann an folgenden Beispielen dargestellt werden: Großversuche mit jeweils 2-t-Schmelzen im Lichtbogen-Elektroofen ergaben folgendes: Stahlart C ..................... 0,25 bis 0,45 Mn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,50 bis 1,0 Si .................... 0,20 bis 0,35 In der Schlacke der einzelnen Schmelzen wurde durch das Aufblasen von Tetrachlorkohlenstoff der Wasserstoffgehalt wie folgt abgebaut:

H=-Gehalte der Schlacke

Schmelze vor der Behandlung nach der Behandlung

cms cms

5809 42,0 3,1

5813 42,0 4,5

5731 62.2 14,9

Es ist aus dem Schrifttum bekannt, daß die Schlacke einen um eine Zehnerpotenz höheren Wasserstoffgehalt aufweisen kann als das zugehörige Stahlbad.
Bei der Schmelze 5813 wurde gleichzeitig der Abbau des Wasserstoffgehaltes des Stahlbades untersucht. Vor der Behandlung betrug der dem Schlackenwert von 42 0 cm3;'100 g entsprechende Gehalt an Wasserstoff jxUML- ömBF fffi --ff( Nach der Entgasung, die nur 7 Minuten dauerte und 0.75I CCl4/min erforderte, wurde der Wasserstoffwert des Bades mit 4,8 cm3/100 g gemessen.
Ein solch erheblicher Entgasungseffekt in einer Zeit von 7 Minuten war weder für die Schlacke noch für das Stahlbad zu erwarten. In gleicher Weise wurden auch Versuche in einem 500-kg-Hochfrequenz-Ofen durchgeführt, wobei jeweils in 8 Minuten 150 cm3 Tetrachlorkohlenstoff aufgeblasen wurde. Auch hierbei konnte ein Wasserstoffabbau bis zu 30 % und darüber trotz der Kürze der Zeit und der geringen Menge an aufgeblasenem Tetrachlorkohlenstoff erzielt werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit der Fertigung allgemein zu erhöhen, dabei alle umständlichen Maßnahmen der Vakuumtechnik und Wärmebehandlungen zu vermeiden und den Abbau des Wasserstoffgehaltes ohne besondere Aufwendungen gegenüber dem bereits niedrigen Ausgangswert z. B. bei einem Blasstahl zu erreichen, daß auch bei eventuell noch vorhandenen Seigerungen durch Wasserstoff zusätzliche Spannungen mit den Folgen einer Rißerscheinung nicht auftreten.
Erfindungsgemäß wird zum Reinigen von unlegierten oder legierten Stahlschmelzen Tetrachlorkohlenstoff auf die Schmelze aufgeblasen, und zwar während der Feinungsperiode, vorzugsweise an deren Ende vor dem Abstich oder in der Pfanne vor dem Vergießen. Bei allen Stahlherstellungsverfahren, bei denen bereits zum Frischen, insbesondere mit praktisch reinem Sauerstoff, Lanzen oder Düsen zum Ein- oder Aufblasen des Frischgases verwendet werden, wie beim Rotorverfahren und Blasverfahren im Tiegel oder auch im Siemens-Martin- oder Elektro-Ofen, können die vorhandenen Blasvorrichtungen auch für die Nachbehandlung mit Tetrachlorkohlenstoff verwendet werden.
Das Reaktionsgas CCI4 kann auch in Mischung mit Treib- oder Druckgasen aufgeblasen werden. Durch das Aufblasen von Tetrachlorkohlenstoff auf die Schmelze wird das Stahlbad entgast und gleichzeitig der Wasserstoffgehalt der auf dem Bad befindlichen Schlacke verringert. 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. Somit können die sonst beim Vergießen zum Schutze des Gießstrahles oder der Kokille usw. angewendeten Maßnahmen entfallen.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zum Reinigen von unlegiertem oder legiertem Stahl im schmelzflüssigen Zustand von darin enthaltenem Wasserstoff durch Tetrachlorkohlenstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Tetrachlorkohlenstoff mittels Lanzen oder Düsen auf die unter normalem Druck stehende, nicht abgeschiackte Schmelze geblasen wird, und zwar während der Feinungsperiode, vorzugsweise an deren Ende vor dem Abstich, oder in der Pfanne vor dem Vergießen. In Betracht gezogene Druckschriften: Belgische Patentschrift Nr. 568 267; französische Patentschriften Nr. 618661, 1116 042, 1 191826, 897 477; österreichische Patentschrift Nr. 204 198; USA.-Patentschriften Nr. 1 786 806, 2 826 489.