DE1267695B

DE1267695B - Process for the production of low-alloy steels

Info

Publication number: DE1267695B
Application number: DEP1267A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Heinri Rellermeyer
Original assignee: August Thyssen Huette AG
Current assignee: Thyssen AG
Priority date: 1959-03-28
Filing date: 1959-03-28
Publication date: 1968-05-09

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

C21cC21c

Deutsche Kl.: 18 b-7/08 German class: 18 b -7/08

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

P 12 67 695.8-24
28. März 1959
9. Mai 1968P 12 67 695.8-24
March 28, 1959
May 9, 1968

Es ist bekannt, niedrig legierte Stähle derart herzustellen, daß man die Legierungsstoffe nicht in den Ofen, sondern in die Gießpfanne, und zwar während des Ausleerens des Stahles aus dem Ofen oder auch in die Kokille während des Vergießens, beispielsweise bei der Herstellung aluminiumberuhigten Stahles, zusetzt. Im letzteren Fall wird das Aluminium gegen Ende des Gießens bei fallendem Guß zum Gießstrahl zugegeben. Diesen Arten der Zulegierung ist gemein, daß der fallende Strahl beim Ausleeren des Ofens ίο oder beim Vergießen der Gießpfanne in die Kokillen die Aufgabe hat, den Legierungsstoff nach dem Auflösen gleichmäßig im flüssigen Stahl zu verteilen. It is known to produce low-alloy steels in such a way that the alloy substances are not in the Furnace, but into the ladle, either while the steel is being emptied from the furnace or else in the mold during casting, for example in the production of aluminum-killed steel, clogs. In the latter case, the aluminum becomes the pouring stream towards the end of the pouring when the pouring is falling admitted. What these types of additional alloy have in common is that the falling beam when emptying the furnace ίο or when pouring the ladle in the mold has the task of the alloy material after Dissolve to distribute evenly in the liquid steel.

Bei einem solchen Verfahren zum Herstellen von Blöcken aus Bleistahl ist es ferner bekannt, das Blei durch die Turbulenz des in die Kokille einfallenden Stahlstrahles, dem das Blei nach und nach zugegeben wird, in der Kokille zu verteilen. Dabei werden die sich entwickelnden großen Mengen giftiger ao Bleidämpfe mittels einer über der Kokille angeordneten Haube abgesaugt. In dieser Haube ist ein so großer Abschnitt ausgespart, daß der freie Gießstrahl und die Einführungsvorrichtung für das Blei dort Platz haben. Infolge dieser Öffnung zwischen Kokillenraum und Außenatmosphäre kann der Saugzug keine Einwirkung auf den die Kokille allmählich füllenden Stahl ausüben (österreichische Patentschrift 168 831). Bei demselben Verfahren kann statt einer Haube zum Abzug der Bleidämpfe auch ein Abzugrohr dienen, welches in der Nähe des oberen Kokillenrandes endet (französische Patentschrift 925 984). Es ist auch bekannt, einem in einen Unterdruckraum einfallenden Stahlstrahl Legierungsstoffe zuzuführen, worauf dieser legierte Stahlstrahl in einer Pfanne oder Kokille aufgefangen wird (österreichische Patentschrift 193 916, französische Patentschrift 1 138 114 und britische Patentschrift 796 369).In such a method for making blocks from lead steel, it is also known that Lead through the turbulence of the steel jet falling into the mold, to which the lead is gradually added is to distribute in the mold. The resulting large amounts of poisonous ao Lead vapors extracted by means of a hood arranged above the mold. There's one in this hood large section left out that the free pouring stream and the introduction device for the lead there Have space. As a result of this opening between the mold space and the outside atmosphere, the induced draft do not exert any influence on the steel gradually filling the mold (Austrian patent specification 168 831). In the same process, a vent pipe can be used instead of a hood to extract the lead vapors serve, which ends near the upper edge of the mold (French patent specification 925 984). It is also known to add alloying substances to a steel jet falling into a vacuum chamber, whereupon this alloyed steel beam is collected in a pan or mold (Austrian Patent 193,916, French Patent 1,138,114 and British Patent 796 369).

Es ist ferner bekannt, Stahl aus einer offenen Pfanne wiederholt in einen Vakuumbehälter einzusaugen und in die Pfanne zurücklaufen zu lassen. Nach weitgehender Entfernung des Sauerstoffs aus dem Stahl läßt sich durch einen Zusatz von geringeren Mengen an Nitridbildnern als sonst die schädliche Wirkung des Stickstoffs auf das Alterungsverhalten ausschalten (Stahl und Eisen, 1956, S. 1725, links, Abs 4 von unten).It is also known to repeatedly suck steel from an open pan into a vacuum container and let it run back into the pan. After extensive removal of the oxygen from The steel can be damaged by the addition of smaller amounts of nitride formers than otherwise Switch off the effect of nitrogen on aging behavior (Stahl und Eisen, 1956, p. 1725, left, Paragraph 4 from below).

Um die vorherige Oxydation von Legierungszusätzen zu verhindern, werden diese nach einem bekannten Vorschlag mit Hilfe eines durch die gegenüber der Atmosphäre freie Schlackendecke reichenden Rohres in das Stahlbad eingebracht, und zwar Verfahren zur Herstellung niedrig legierter StähleIn order to prevent the previous oxidation of alloy additives, these are after a known proposal with the help of a reaching through the slag cover free from the atmosphere Tube introduced into the steel bath, namely a process for the production of low-alloy steels

Anmelder:Applicant:

August Thyssen-Hütte Aktiengesellschaft,
4100 Duisburg-HambornAugust Thyssen-Hütte Aktiengesellschaft,
4100 Duisburg-Hamborn

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Dr. Heinrich Rellermeyer,Dipl.-Ing. Dr. Heinrich Rellermeyer,

4100 Duisburg-Hamborn4100 Duisburg-Hamborn

in so geringen Mengen, daß der Stahl nicht beruhigt wird.in such small amounts that the steel is not stilled.

Weiter ist bekannt, einen abgeschlackten Windfrischstahl im Konverter oder in der Pfanne einem Unterdruck auszusetzen und dem Stahlbad Oxyde und/oder Kohlenstoff zuzugeben, um mit Hilfe der CO-Reaktion den Stickstoffgehalt zu beeinflussen.It is also known to use a slagged wind-fresh steel in the converter or in the pan Subject to negative pressure and add oxides and / or carbon to the steel bath in order to use the CO reaction to influence the nitrogen content.

Bekannt ist ferner die Vakuumbehandlung von Stahl vor dem Vergießen im Ofen oder in der Gießpfanne während des Gießvorganges selber oder auch in der Kokille während der Erstarrung.The vacuum treatment of steel prior to casting in the furnace or in the ladle is also known during the casting process itself or in the mold during solidification.

Es ist schließlich bekannt, bei gleichzeitiger Vakuumbehandlung des Stahles vor dem Vergießen in der Pfanne oder beim Gießen in einen Vakuumbehälter hinein unter Ausnutzung der zur oder durch die Vakuumbehandlung hervorgerufenen oder durch den Gießstrahl bedingten Badbewegung Legierungsstoffe dem Stahl zuzufügen, sie auflösen und verteilen zu lassen.After all, it is known to simultaneously vacuum treat the steel prior to casting in the pan or when pouring into a vacuum container using the for or through Adding alloying materials to the steel caused by the vacuum treatment or the movement of the bath caused by the pouring stream, dissolving them and distributing them allow.

Durch alle diese Verfahrensweisen erhält man Stahl, der nach dem Vergießen eine von Art und Menge der Legierungsstoffe abhängige Erstarrungsart mit allen Folgen hinsichtlich Oberfläche und Blockinneres des Gießproduktes besitzt. So wird mit Aluminium beruhigter Stahl auch stets beruhigt erstarren unter Ausbildung eines das Ausbringen herabsetzenden Lunkers und mit der gegenüber unruhig erstarrtem Stahl schlechteren und fehlerreicheren Oberfläche. Automatenstahl mit seinen hohen Mangan- und Schwefelgehalten erhält den bekannt schlechten Reinheitsgrad eines nicht gut auskochenden Stahles mit einer Oberfläche, die durch die Ausbildung von Randblasen gefährdet ist und beim Verarbeiten leicht aufreißt. Stickstoffabbindende Zusätze zur Verhinderung der Alterung unberuhigten Stahles, wie beispielsweise Bor, Vanadin, Titan und andere, werden stets auch einen Teil des Sauerstoffs ab-All of these procedures result in steel which, when cast, is one of a kind and Amount of alloy materials dependent on the type of solidification with all consequences with regard to surface and Has the interior of the cast product. Steel calmed with aluminum will always solidify calmed with the formation of a blow-out reducing the discharge and with the opposite uneasy solidified steel worse and more flawed surface. Free-cutting steel with its high manganese and sulfur content maintains the well-known poor degree of purity of a not well-boiled Steel with a surface that is endangered by the formation of edge blisters and during processing tears open easily. Nitrogen-binding additives to prevent the aging of unkilled steel, such as boron, vanadium, titanium and others, some of the oxygen is always removed.

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binden und, wie z. B. bei Automatenstahl, ein gutes mäßiger Zusammensetzung einen guten Reinheits-Kochen dieses Stahles in der Kokille verhindern und grad.bind and, such as B. with machine steel, a good moderate composition a good purity cooking prevent this steel in the mold and grad.

zu randblasenanfälligen Gußblöcken und einschluß- Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mitto cast blocks susceptible to marginal blisters and inclusion The method according to the invention can be used with

reichem Stahl führen. Das grundsätzlich gleiche hin- Vorteil auch zur Herstellung eines unberuhigten altesichtlich Reinheitsgrad und Oberfläche gilt auch für 5 rungsbeständigen Stahles anwenden. Auch in dem solche Stähle, die bei höheren Kohlenstoffgehalten Fall kann der weiche unberahigte Stahl steigend oder imberuhigt erstarren sollen und nach dem Vergießen fällend vergossen werden. Beim Steigguß wird die nur schlecht kochen und ein Erstarrungsbild zwischen Kokille bereits während des Abgusses, beim fallenden beruhigter und unberuhigter Erstarrung mit allen Guß kürz nach dem Abguß gegenüber der Außenbekannten Nachteilen aufweisen. In allen diesen Fäl- io atmosphäre abgeschlossen und ein Unterdruck von len fehlt insbesondere die für unberuhigte Erstarrung weniger als 700 Torr im Kokillenraum aufgebracht, kennzeichnende saubere und besonders gut weiter- der den Stahl in der Kokille kräftig kochen läßt, zuverarbeitende Oberfläche des Stahlblockes. Es werden dann stickstoffabbindende Stoffe, wie Bor,rich steel lead. The basically same advantage also for the production of an unsettled old visually The degree of purity and surface also apply to steel that is resistant to stress. Also in that those steels that fall at higher carbon contents can rise or rise to the soft unaffected steel should solidify in a calm manner and, after pouring, be poured in a precipitous manner. When pouring the climb, the boil poorly and a solidification image between the mold already during the casting, when falling calmed and unsettled solidification with all casting shortly after the casting towards the outside acquaintance Have disadvantages. In all of these cases the atmosphere is complete and a negative pressure of len, in particular, the amount of less than 700 Torr applied in the mold space for unsettled solidification is missing, Characteristic clean and particularly good further - which lets the steel boil vigorously in the mold, surface of the steel block to be processed. There are then nitrogen-binding substances, such as boron,

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt Vanadin, Titan, je für sich oder in Kombination, es, bei der Herstellung solcher legierter Stähle die 15 als Metall, Legierung oder Verbindung zugegeben; Art der Erstarrung, ob beruhigt, halbberuhigt oder dann wird der Druck im Raum oberhalb des Bades unberuhigt, in weiten Grenzen zu regeln und vor in der Kokille weiter gesenkt, vorzugsweise auf allem stets eine reine und fehlerarme Oberfläche, weniger als 100 Torr, so daß der Stahl unter kräftiger wie sie durch unbedingte Erstarrung gewonnen wird, Kochbewegung erstarrt. Man erhalt auf diese Weise zu bilden. zo einen alterungsbestandigeü Stahl mit der guten Ober-According to the method according to the invention, vanadium, titanium, either individually or in combination, succeed it, in the manufacture of such alloyed steels, the 15 added as a metal, alloy or compound; Type of freezing, whether calmed, semi-calmed or then the pressure in the space above the bath unrestrained, to regulate within wide limits and further lowered in the mold, preferably on always a clean and defect-free surface, less than 100 Torr, so that the steel is more powerful as it is obtained through unconditional solidification, the boiling movement solidifies. You get that way to build. zo an aging resistant steel with the good upper

Gemäß der Erfindung wird zur Herstellung niedrig fläche und insbesondere dem guten Reinheitsgrad legierter Stähle, die fallend oder steigend vergossen eines bei der Erstarrung gut ausgekochten unberuhigwerden, unter Anwendung von Unterdruck und Zu- ten Stahles.According to the invention, the production area is low and in particular the good degree of purity alloyed steels which, when falling or rising, are cast unquiet when they are well boiled out during solidification, with the use of negative pressure and the addition of steel.

gäbe von das Kochen des Stahles in der Kokille Ein solcher Stahl zeichnet sich insbesondere durchthere would be the boiling of the steel in the mold Such a steel is characterized in particular by

beeinträchtigenden Legierungsmitteln zum Stahl im 25 seinen sehr guten Reinheitsgrad aus. Er besitzt je-Unterdruck, die Kokille nach dem Abguß des un- doch den Nachteil des unberuhigt erstarrten Stahles, beruhigten Stahles gegen die Außenatmosphäre ab- der in verhältnismäßig starker Seigerung, dh, einer geschlossen Und ein solcher Unterdruck im Kokillen- Zunahme der Elemente Kohlenstoff, Phosphor, raum aufgebracht, daß eine starke Kochbewegung in Schwefel, Stickstoff, vom Blockfuß zum Blockkopf, der Kokille erzielt wird, und die im abgeschlossenen. 30 beruht. Man kanu einen alterungsunempfindlichen Kokillenraum angebrachten Legierungszusätze dem Stahl, der diese Steigerungseffekte des unberuMgt flüssigen Stahl nach dem Abguß stetig oder in einem erstarrten Stahles nicht oder kaum aufweist, erfinöder mehreren Schüben zugegeben. dungsgemäß dadurch herstellen, daß nach der Zu-interfering alloying agents to the steel in 25 its very good degree of purity. He has ever negative pressure the mold after the casting of the un- but the disadvantage of the unquenched solidified steel, calmed steel against the outside atmosphere but in a relatively strong segregation, that is, one closed And such a negative pressure in the mold - an increase in the elements carbon, phosphorus, space applied so that a strong cooking movement in sulfur, nitrogen, from the block base to the block head, the mold is achieved, and the completed. 30 is based. You can get one that is insensitive to aging Alloy additives attached to the steel in the mold space, which do not affect these enhancement effects liquid steel after casting steadily or in a solidified steel has no or hardly any, erfinöder added several spurts. according to the fact that after the supply

Diese Verfahrensweise kann nach Art des ge- gäbe der stickstoffabbindenden Stoffe der Druck im Wünschten Stahles modifiziert werden. Automaten- 35 Kokillenraum rasch weiter, und zwar vorzugsweise stahl beispielsweise wird so hergestellt, daß der Stahl, auf weniger als 50 Torr gesenkt wird, und zwar in def hinsichtlich seines Kohlenstoff- und Mangan- dem Maß, wie es die Kochbewegung in der Kokille gehaltes die gewünschte Zusammensetzung besitzt, erlaubt. Jedoch hebt man den Unterdruck im Kokilsteigend oder fällend in die Kokille vergossen Wifd. lenräum wieder auf» bevor sich die Stahloberfläche Während beim fallenden Guß erst nach dem Öießen 40 in der Kokille schließt, und läßt den Stahl, gegebenentjie Kokille gegen die Außenätmosphäre abgeschlös- falls unter Zugabe eines geringen Aluminiumzusatzes sen und ein Unterdruck aufgebracht werden kann, zum Blockkopf, beruhigt oder halbberuhigt erstarren, ist es beim steigenden Guß möglich, mit dem Ab- Es hat sich gezeigt, daß dieses Verfahren auch zurThis procedure can, depending on the nature of the nitrogen-setting substances, the pressure in the Desired steel can be modified. Automaten- 35 mold room quickly, and preferably steel, for example, is made so that the steel is lowered to less than 50 torr, in def in terms of its carbon and manganese the amount of the cooking movement in the mold content has the desired composition, allowed. However, one increases the negative pressure in the mold or poured into the mold by falling Wifd. space again »before the steel surface While in the case of the falling cast, the mold closes only after the pouring 40 in the mold, and leaves the steel in place Mold detached from the outside atmosphere with the addition of a small amount of aluminum sen and a negative pressure can be applied, to the block head, to freeze calmed or semi-calmed, It has been shown that this method can also be used for the rising cast

Schluß der Kokille gegen die Außenätmosphäre und Herstellung eines mit Aluminium beruhigten Stahles €er Aufbringung des Unterdrücken im Kökilleüräum 45 mit Vorteil angewandt^ werden kann. Daher bringt schon vor der Vollendung des Abgusses zu beginnen. man nach üblichem steigendem oder fallendem Ver-Der Unterdruck soll weniger als 700 Torr betragen. gießen des vorerst unberuhigten Stahles im Kokillen-ϊη den in der Kokille heftig kochenden Stähl werden raum erst nach Ende des Gießens einen Unterdruck die zusätzlichen, für Automatenstahl erforderlichen. Von weniger als 700 Torr auf. Dann setzt maa Legierungszusätze, Wie Schwefel und/oder Blei, in 50 1 bis 5 Minuten nach Beendigung des Gießens bei elementarer Form oder als Verbindung oder Legie- stetig weiter abgesenktem Druck dem Stahl in der rung zugesetzt. Nach Zugäbe dieser Stoffe wird der Kokille so viel Aluminium zu, daß er nach dem Unterdrück stetig derart gesenkt, daß der Stahl in Zusatz des Aluminiums und nach Aufheben des der Kokille gut und kräftig weiterkocht. Jedoch hebt Unterdruckes im Kokillenraum beruhigt erstarrt
man vor dem Schließen des Blockkopfes den Unter- 55 Auch für höher gekohlte, an sich unberuhigt erdrück auf und läßt den Stahl, gegebenenfalls unter starrende Stähle kann dieses Verfahren erfolgreich geringem Zusatz von Aluminium zum Blockkopf, angewandt werden. Dabei setzt man einen Teil des beruhigt oder halbberuhigt erstarren. Kohlenstoffs erst darm in die Kokille zu, nachdemClosing the mold against the outside atmosphere and producing a steel calmed with aluminum - the application of the suppression in the mold room 45 can be used with advantage. Hence, bring to begin with even before the completion of the casting. after the usual increasing or decreasing pressure, the negative pressure should be less than 700 Torr. Pour the initially unquenched steel in the mold ϊη the steel boiling violently in the mold, the additional vacuum required for free-cutting steel only becomes available after the end of the casting process. Less than 700 torr. Maa then adds alloy additives, such as sulfur and / or lead, to the steel in the formation within 1 to 5 minutes after the end of casting in the case of elementary form or as a compound or alloy with continuously lower pressure. After these substances have been added, so much aluminum is added to the mold that after the negative pressure it is steadily lowered in such a way that the steel continues to boil well and vigorously after adding the aluminum and removing the mold. However, the negative pressure in the mold space lifts, calmed, solidified
before closing the block head, the lower part of the block head can also be used with a small amount of aluminum added to the block head. In doing so, one continues to freeze a part of the calmed or half-calmed. Carbon only goes into the mold after

Man kann auch einen Teil des dem Automaten- der Kökillenräum gegen die Außenatmosphäre abstahl zuzulegierenden Mangans in Form von Schwefel- 60 geschlossen und der Druck auf unter 700 Torr abmangan dem Stahl in der Kokille nach Senken des gesenkt ist. Auch diesen Stähl kann man sodann unDruckes auf weniger als 700 Torr kurz vor oder un- beruhigt zu Ende erstarren lassen oder nach Aufmittelbar nach Ende des Gießens zusetzen, heben des Unterdruckes und gegebenenfalls nach Ein so hergestellter Automatenstahl besitzt eine Zusatz einer geringen Menge von Aluminium zum fehlerlose, von Randblasen freie Oberfläche, wie sie 6g Blockkopf halbberuhigt oder beruhigt erstarren einem unberuhigt erstarrten Stahlblock entspricht, lassen.You can also steal a part of the killer room from the machine against the outside atmosphere To be alloyed manganese in the form of sulfur-60 closed and the pressure to below 700 Torr abmangan the steel in the mold is lowered after the lowering of the. This steel can then also be unprinted freeze to less than 700 Torr shortly before or unsteadily to the end or after Aufrichtbar add after the end of the pouring, increase the negative pressure and if necessary afterwards A free cutting steel produced in this way has a small amount of aluminum added to it flawless surface free of marginal bubbles, as they solidify 6g block head semi-calmed or calmed corresponds to a non-calmed solidified steel block.

weist aber keine merkbare Seigerung, insbesondere Das Verfahren ist auch für alle anderen, niedrigbut does not show any noticeable segregation, in particular The procedure is also low for everyone else

des Schwefels, auf und hat bei guter und gleich- legierten Stähle anwendbar, die nicht mehr anof sulfur, and has no longer applicable to good and similarly alloyed steels

Legierungszusätzen verlangen, als der in die Kokille vergossene Stahl mit seinem geringen Wärmeüberschuß noch aufzulösen vermag.Require alloy additives than the steel cast in the mold with its small excess of heat still able to dissolve.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of low-alloy steels, which are cast with falling or rising, using negative pressure and adding the boiling of the steel in the mold impairing alloying agents for steel in negative pressure, characterized in that that the mold after the casting of the unquenched steel against the outside atmosphere completed and such a negative pressure is applied in the mold space that a strong Cooking movement is achieved in the mold and the attached in the closed mold space Alloying agent to the liquid steel after casting continuously or in one or more Relapses are added.

2. The method according to claim 1, characterized in that with increasing casting with the Completion of the mold against the outside atmosphere and the application of the negative pressure in the mold space is started even before the completion of the casting.

Considered publications:

Austrian patent specification No. 168 831,
916;

French patents No. 925 984,
059 819.1138 114;

Belgian Patent No. 552 160;

British Patent Nos. 598 311, 796 369;

Stahl und Eisen, 1956, pp. 1721 to 1728.

1 sheet of drawings