DE1271735B - Flussmittel zur Behandlung desoxydierten Kohlenstoffstahls - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C 21 c

Deutsche Kl.: 18 b-7/06

Nummer: 1271 735

Aktenzeichen: P 12 71 735.0-24 (M 63229)

Anmeldetag: 24. November 1964

Auslegetag: 4. Juli 1968

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flußmittelmischung, welche geschmolzenem desoxydiertem Kohlenstoffstahl zugesetzt wird, um Desoxydationsprodukte mindestens teilweise zu entfernen.

Es ist bekannt, bei der Herstellung von desoxydiertem Kohlenstoffstahl ein Desoxydationsmittel, üblicherweise Silicium oder Aluminium, dem geschmolzenen Stahl in der Kokille oder in der Gußform zuzusetzen, um den normalerweise in der Schmelze vorhandenen Sauerstoff zu entfernen. Die Menge des zugesetzten Desoxydationsmittels hängt von dem Grad der gewünschten Oxydation ab, z. B. bei der Herstellung von halbberuhigtem Stahl und der Verwendung von Silicium als Desoxydationsmittel wird ein Siliciumgehalt von weniger als 0,15 ⁰Zo in dem behandelten Stahl eingestellt. Bei beruhigtem Stahl liegt der eingebrachte Siliciumgehalt bei etwa 0,20 bis 0,25«/».

Die Menge des Desoxydationsmittels hängt auch von dem Kohlenstoffgehalt des Stahls ab, d. h., je niedriger der Kohlenstoffgehalt, um so höher ist die Schmelztemperatur des Stahls und dessen Neigung, Sauerstoff zu absorbieren. Darüber hinaus bewirkt das Aluminium auch die Bildung von feinkörnigem Stahl. Für ein feinkörniges Gefüge muß daher die zur Kornfeinung und zur Desoxydation erforderliche Menge Aluminium in Betracht gezogen werden. In feinkörnigem aluminiumberuhigtem Stahl ist der Aluminiumgehalt gewöhnlich geringer als 0,15 % und liegt meistens zwischen 0,03 und 0,07%.

In jedem Fall verursacht der Zusatz von Silicium oder Aluminium zu Kohlenstoffstählen die Bildung von nichtmetallischen Einschlüssen, hauptsächlich Silicaten oder Aluminiumoxyden. Je nach der im Stahl verbliebenen Menge führen sie zu fehlerhaften Produkten. Im Innern enthaltene Einschlüsse führen zu einer Schwächung des Stahls, auf der Oberfläche verbliebene Einschlüsse führen zu Spannungsstellen während des Walzprozesses, wobei eine Neigung zum Reißen auftritt. Diese Schwierigkeiten treten jedoch mehr beim Aluminiumzusatz als beim Siliciumzusatz auf, da die Silicate leichter als die Aluminiumoxyde aus der Schmelze entfernt werden können.

Es ist bekannt, Stahlschmelzen durch Behandlung mit Flußmitteln von Desoxydationsprodukten zu reinigen und hierbei Alkali- oder Erdalkalifluoride oder Mischungen hiervon, ferner auch Mischungen solcher Fluoride mit einem Thermitkörper, einzusetzen (deutsche Patente 843 136, 484181, 417 344). Sofern Alkalifluoride im einzelnen Erwähnung finden, wird lediglich Natriumfluorid genannt. Schließlich ist es bekannt, Calciumfluorid allein oder in Mischung mit Flußmittel zur Behandlung
desoxydierten Kohlenstoffstahls

Anmelder:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft,
6000 Frankfurt, Reuterweg 15

Als Erfinder benannt:

Paul Frederick Hale, Chester Springs, Pa.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

ao V. St. v. Amerika vom 5. Dezember 1963
(328 207)

Soda oder Natriumnitrat geschmolzenem Stahl zur Entfernung von Desoxydationsprodukten zuzusetzen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher

eine neue lithiumhaltige Flußmittelmischung auf Fluoridbasis für die Behandlung von geschmolzenen beruhigten oder halbberuhigten Kohlenstoffstählen.

Erfindungsgemäß besteht die Flußmittelmischung zur mindestens teilweisen Entfernung der Desoxydationsprodukte aus Kohlenstoffstahl aus

75 bis 9O°/o, vorzugsweise

82 bis 88'% Calciumfluorid,

3 bis 8%, vorzugsweise

4 bis 6 °/o Natriumfluorid,

2 bis 20%, vorzugsweise

4 bis 12% Lithiumfluorid.

Das Flußmittel kann die Form einer frei fließenden Mischung des Materials in feinverteilter (Granulat, Pulver) Form besitzen. Das Flußmittel kann aber auch in Form von agglomerierten Körpern, in Brikett- oder Pelletform oder sogar in Form von geschmolzenen Körpern vorliegen. In jedem Fall sollen die drei genannten Komponenten innig gemischt sein, was in jeder herkömmlichen Mischvorrichtung geschehen kann. In einem Flußmittel bevorzugter Zu-

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sammensetzung ist das CaF₂ in einer Menge zwischen etwa 82 und etwa 88%, NaF in einer Menge zwischen etwa 4 und etwa 6% und das LiF in einer Menge zwischen etwa 4 und etwa 12% (Gewichtsprozent) enthalten.

Das erfindungsgemäße Flußmittel wird bei der Herstellung desoxydierten, beruhigten oder halbberuhigten Kohlenstoffstahls angewendet. Hierzu wird das erfindungsgemäße Flußmittel in einer Menge

Die durch vorliegende Erfindung begründete Verbesserung wird an Hand der nachstehenden Beispiele

erläutert: _ . . , .

Beispiel 1

Durch Mischung von 5 Teilen LiF, 5 Teilen NaF und 90 Teilen CaF₂ (Flußspat) wird eine Flußmittelmischung hergestellt. Diese Flußmittelmischung wird zu verschiedenen Schmelzen üblichen Kohlenstoffstahls, der durch den Zusatz von Aluminium zum

von 0,045 bis 0,45 kg, vorzugsweise 0,135 bis 0,270 kg io geschmolzenen Stahl beruhigt und gefeint worden pro Tonne desoxydierten Kohlenstoffstahls eingesetzt. ist, zugegeben. Die Zusätze werden während des Ab-Bekanntlich besteht Kohlenstoffstahl zum Unter- gießens gemacht. Sie beginnen, nachdem ein 15 cm schied von Stahllegierungen im wesentlichen aus tiefer Sumpf geschmolzenen Stahls sich am Boden einer bis zu 1,7 °/o Kohlenstoff enthaltenden Eisen- der Gußform befindet, und werden in im wesent-Kohlenstoff-Legierung, die auch kleine Mengen ande- 15 liehen gleichen Mengen fortgesetzt, bis die ganze rer Elemente enthalten kann, etwa bis zu 1,6% Man- Flußmittelmischung zu dem Zeitpunkt zugesetzt ist, gan, bis zu 0,60% Silicium, bis zu 0,40% Kupfer,
Spuren von Phosphor und Schwefel. Desoxydierten
Kohlenstoffstählen wurden, wie im vorhergehenden
ausgeführt, Silicium oder Aluminium zugesetzt, um 20
den normalerweise im Stahl vorhandenen Sauerstoffgehalt zu reduzieren (halbberuhigter Stahl) oder zu
entfernen (beruhigter Stahl).

Der Zusatz des erfindungsgemäßen Flußmittels

kann in der Pfanne oder teilweise in der Pfanne und 25 sehen 10 und 151.

teilweise in der Gußform erfolgen. Vorzugsweise er- Kalt bearbeitete Bleche, die von typischen han

delsüblichen und unbehandelten, aber sonst in der gleichen Weise hergestellten Barren, ausgenommen der Flußmittelzusatz, gewalzt wurden, zeigten wegen

der Pfanne gebildeten Einschlüsse durch eine Be- 30 Oberflächenfehlern eine Ausschußrate in einer Höhe handlung in der Form entfernt werden. Entsprechend von 13 % bei einer durchschnittlichen Ausschußrate der üblichen Praxis bei der Zugabe von Zusätzen in von etwa 3%.

die Form ist es empfehlenswert, das Flußmittel por- Kalt bearbeitete Bleche, die von behandelten Bartionsweise zuzugeben, vorzugsweise in im wesent- ren gewalzt wurden, führten zu maximal 3% Auslichen gleichen Portionen, während des Auffüllens. So 35 schuß, bei einer durchschnittlichen Ausschußrate von ist es auch zweckmäßig, zuerst ein »Kissen« aus ge- etwa 1,75%. schmolzenem Stahl vorzulegen. Ein solches Kissen Beispiel 2

besteht üblicherweise aus einem kleinen Sumpf geschmolzenen Stahls auf dem Boden der Form und Es wird wie im Beispiel 1 vorgegangen einschließhat gewöhnlich eine Tiefe von 5 bis 25 cm. Der erste 4° lieh Stahltyp und Größe der Barren. Das Flußmittel Teil des erfindungsgemäßen Flußmittels kann sodann besteht jedoch aus einer Mischung von 10 Teilen

LiF, 5 Teilen NaF und 85 Teilen CaF₂ (Flußspat).

Im Vergleich zu kalt bearbeiteten Blechen, die in der gleichen Weise, die Verwendung der Flußmittelmischung ausgenommen, hergestellt worden waren, wurde bei kalt bearbeiteten Blechen die Ausschußin dem die Form zu drei Vierteln gefüllt ist. Die Flußmittelmischung wurde in einer Menge von 0,18 kg pro Tonne Stahl zugesetzt.

Auf diese Weise werden bei einem 12-t-Barren nur 2,17 kg der Flußmittelmischung während der Zeit des Abgusses der ersten 91 Stahl zugesetzt. Hierauf erfolgt kein weiterer Zusatz der Flußmittelmischung mehr. Die Barren hatten eine Größe zwi-

folgt er in der Form, da in der Form während des Auffüllens überwiegend die Einschlüsse gebildet werden. Ferner können auch die gleich welcher Art in

zugegeben werden, und die weiteren Zugaben erfolgen während des Abgießens des Stahls in die Form. Wenn die Form vorzugsweise zu drei Vierteln gefüllt ist, soll die Zugabe des Flußmittels beendet sein.

Das erfindungsgemäße Flußmittel bewirkt in der beanspruchten Menge ein mildes Gasen, welches in günstiger Weise zur Entfernung der beschriebenen Einschlüsse beiträgt, wie dies aus dem folgenden hervorgeht. Nach der Zugabe zum Stahl reagieren nämlieh die Komponenten der Flußmittelmischung miteinander und mit den Aluminiumoxyd- oder Silikateinschlüssen schnell und wirksam, indem sie die Ein-

rate um etwa 40% reduziert, wenn aus nach diesem Beispiel hergestellte Barren gewalzt wurden.

Beispiel 3

Eine Flußmittelmischung gemäß Beispiel 2 wird verschiedenen Schmelzen von handelsüblichem Tiefzieh-Kohlenstoffstahl (0,04 bis 0,06% Kohlenstoff, etwa 0,35% Mangan und etwa 0,01% Silicium), der

Schlüsse aus der Hauptmasse des Stahls entfernen.

Das Silikat oder Aluminiumoxyd wird, nachdem sein 55 mit Aluminium beruhigt und gefeint worden war,

Schmelzpunkt offensichtlich durch das Lithiumfluorid zugegeben. Das Flußmittel wird in einer Menge von

herabgesetzt ist, in eine dünnflüssige Schmelze um- 0,23 kg pro Tonne Stahl zugegeben. Die Barren ha-

gewandelt. Diese wiederum wird schnell an die Ober- ben sämtlich eine Größe von 20 t. Die Mischung

fläche des geschmolzenen Stahls gespült, Offensicht- wird in der in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen

lieh durch das flüchtigere Natriumfluorid, welches in 60 Weise zugesetzt.

dem geschmolzenen Stahl verdampft. An der Ober- Bis zu diesem Zeitabschnitt zeigte der Stahl (in fläche wird die dünnflüssige Schmelze in den Schmelz- der gleichen Weise, jedoch unter Weglassen des fluß einer durch das Calciumfluorid gebildeten Flußmittels hergestellt) wegen der ungewöhnlichen Schlacke aufgenommen. In der Schlacke werden die Probleme eine anomal hohe Ausschußrate wegen Einschlüsse und schließlich alle Komponenten dei 65 der Einschlüsse, nämlich 18 von 30 Spiralen (Bleche zugesetzten Mischung in leicht flüssigem Zustand ge- aus Barren in Spiralen gewalzt). Demgegenüber zeihalten, so daß sie nicht wieder in den in der Form gen Spiralen eine Ausschußrate von nur 2 von 30, aufsteigenden Stahl eingeschlossen werden können. wenn sie aus Barren gewalzt werden, die in der oben

beschriebenen Weise unter Verwendung der erfindungsgemäßen Flußmittelmischung hergestellt wurden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Flußmittelmischung zur mindestens teilweisen Entfernung der Desoxydationsprodukte aus Kohlenwasserstoffstahl, bestehend aus

75 bis 90%, vorzugsweise

82 bis 88% Calciumfluorid,

3 bis 8 %, vorzugsweise

4 bis 6 % Natriumfluorid,

2 bis 20%, vorzugsweise

4 bis 12% Lithiumfluorid.

2. Verwendung eines Flußmittels mit der Zusammensetzung nach Anspruch 1 in einer Menge von 0,045 bis 0,45 kg, vorzugsweise 0,135 bis 0,270 kg pro Tonne desoxydierten Kohlenstoffstahles.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 417 344, 484 181,
136.

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