DE1433535A1 - Verfahren zur Herstellung von legiertem Stahl - Google Patents

Description

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Gussstahlwerk Witten Aktiengesellschaft, Witten (Ruhr),

Auestraße 4

"Verfahren zur Herstellung von legiertem Stahl"

Nach einem unveröffentlichten Vorschlag der Anmelderin gelingt die Herstellung von legiertem Stahl aus flüssigem Roheisen und Legierungsträgern dadurch, daß das Verfahren in zwei Phasen durchgeführt wird, wobei in der ersten Phase unter einer eisenoxydreichen, hochbasischen Schlacke, d.h. einer Schlacke mit einer Basizität (CaO/SiO«) von mehr als 3» ein Zwischenprodukt mit einem Phosphorgehalt von weniger als 0,025 $ erzeugt, dann die Schlacke abgezogen und dem Bad Legierungsträger zugesetzt werden, worauf in der folgenden zweiten Blasphase unter wenig neuer Schlacke (Schlackenbildner etwa 1 bis 4 $>) mit einer Basizität von etwa 2 das Prischen fortgesetzt wird, wobei gegebenenfalls die Schmelze bei Erreichen des gewünschten Kohlenstoffgehaltes abgefangen werden kann·

Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung dieses Prinzips und bezweckt insbesondere eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch Verwendung

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billiger Einsatzstoffe und Verwertung des eigenen Rücklaufschrotts. Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, die Treffsicherheit der analytischen Zusammensetzung der herzustellenden Stähle zu gewährleisten. Ein besonderes Ziel der Erfindung ist die Herstellung von hochlegierten Stählen, d.h. Stählen mit einem Gehalt an Legierungselementen von mehr als 5$, insbesondere rostfreien Stählen, in wirtschaftlicher Art. ·

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zuerst der flüssige Einsatz, u.zw. flüssiges Roheisen oder Heißwindkupolofeneisen, in einer Menge von 20 bis 75$, vorzugsweise 30 bis 50$, in einen Aufblasetiegel eingebracht und in einer ersten Blasphase unter einer eisenoxydreichen, hochbasischen Schlacke ein Zwischenprodukt mit einem Phosphorgehalt von weniger als 0,025$ erzeugt, dann nach Abziehen der Entphosphorungsschlacke der nicht oxydable Teil der festen Legierungsträger (wie Nickel- und Molybdänlegierungen) und gegebenenfalls chemische Wärmeträger, wie PeSi, dem Bad zugefügt werden, in einer zweiten Blasphase das Aufblasen bis zur guten Verflüssigung, vorzugsweise bis zur Erreichung des im Fertigstahl erwünschten Kohlenstoffgeholtes, fortgesetzt wirdj dann dtr oxydable Teil der festen Legierungsträger_t wie Chromlegierungen, vorzugsweise Perrochrom mit einem Mindestgehalt von 53* Si und 5S* 0 zugefügt und in einer dritten Blaspnase unter einer neuen basischen Schlacke mit

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einem CaO/SiOp-Verhältnis von mindestens 2,5 oder einem (CaO + MgO)/SiO₂-Verhältnis von mindestens 1,5 weitergeblasen wird, bis die mit den legierungsträgern zusätzlich eingeführten Begleitelemente Kohlenstoff und Silizium entfernt sind, worauf die Schlacke zur Rückreduktion verschlackter Legierungsbestandteile mit Reduktionsmitteln behandelt und schließlich dem Bad nach Entfernung dieser Schlacke weitere feste Legierungsträger ausgesuchter Qualität, insbesondere in einer Menge von 10 bis 40$, zugefügt werden.

Die Durchführung der ereten Phase (Entphosphorungsphase) erfolgt zweckmäßig dadurch, daß man anfangs unter Anwendung normaler Blasenergie (entsprechend einem Lanzenabstand von etwa 90 bis HO cm und einem Druck von 6 bis 10 atu) und später, d.h. etwa während ihrer zweiten Hälfte, unter Anwendung geringer Blasenergie (entsprechend einem Lanzenabstand von 200 bis 350 cm und einem Druck von 3 bis 8 atü) arbeitet. Die Basizität der Schlacke in der ersten Phase (CaO/SiOg) soll mehr als 3 betragen.

Nach Abziehen der ersten Schlacke werden dem Bad die nicht oxydierbaren Legierungen, wie Nickel und Molybdän, vorzugsweise in Form von hochlegiertem Schrott bis zu 3Q?6 der Gesamtmenge zugesetzt. Je nach Wahl des flüssigen Einsatzes (Roheisen oder .Heißwindkupolofeneisen) können chemische Wärmeträger dem Bad zugesetzt werden, sind aber nur in Ausnahmefällen notwendig. Vorzugsweise wird auch der Mangan-

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spiegel des Bades iror dem zweiten Blasbeginn durch Zugabe von Manganträgern erhöht«

Je nach dem Siliziumgehalt der zugegebenen festen Legierungsträger und der chemischen Wärmeträger können neue Schlackenbildner zugesetzt werden* Die metallurgischen Auf- ' <

gaben der zweiten Sehlaek® sind gering₉ so daß die Schlaekenmenge gering gehalten werden kann« Auf Grund technologischer Gesichtspunkte (ruhiges Blasen, Verhinderung von Lanzen- und Abzugshaubenbären) soll die Menge der zugesetzten Schlackenbildner T bis 4$ betragen. Die Basizität der Schlacke soll mit Rücksicht auf die basische Aggregatzustellung 2 nicht unterschreiten«,

Das zweite Blasen wird mit dem jeweils für das Aggregat normalen Lanzenabstand und Sauerstoffdruck durchgeführt, beispielsweise mit einem lanzenabstand.von 90 bis 140 cm und einem Druck von 6 bis 10 atii» Das zweite Blasen wird, wie erwähnt, bis zur guten Verflüssigung des metallischen Einsatzes fortgeführt, vorzugsweise bis zur Erreichung des im Endprodukt gewünschten Kohlens't off gehalt es.

!fach Beendigung des zweiten Blasens werden dem Bad die oxydablen Legierungsträger, insbesondere die Chromlegierungen, zugesetzt. Grundsätzlich kann jede Art von Chromlegierungen Verwendung finden. Aus kostenmäßigen und technologischen Gesichtspunkten ist jedoch Perrochromlegierungen mit mindestens 5# Si und 5# C der Vorzug zu geben.

Das Rein-Cr in diesem Material ist weit billiger als im

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normalen PeCr, und außerdem werden die notwendigen Wärmeträger in Form von Si und C kostenlos dem Bad zugeführt. Diese sind während der gesamten dritten Blasperiode durch die kontinuierliche Auflösung des PeCr im Bad wirksam. Der Chromgehalt im Bad wird je nach der Höhe des angestrebten Chrom- und Kohlenstoffgehaltes im Fertigstahl 1 bis 3$ (absolut) über die obere Grenze der Analysenspanne angetragen. Es ist vorteilhaft, gleichzeitig mit dem FeCr den Mangangehalt im Bad auf die obere Grenze der angestrebten Zusammensetzung anzutragen.

Vor der dritten Blasphase müssen neue Schlackenbildner zugegeben werden. Die Menge der zugegebenen basischen Schlackenbildner richtet sich nach dem während der dritten Blasphase entstehenden SiOp. Die Basizität soll CaO/SiOg =2,5 nicht unterschreiten. Bei Stählen, die auf _vextrem niedrige C-fferte gefrischt werden müssen, ist es mit Rücksicht auf die Gefäßzustellung angebracht, einen Teil des Kalkes durch Dolomit zu ersetzen, wobei in diesem Falle das Schlackenverhältnis (CaO + MgO)/SiO₂ bis auf 1,5 gesenkt werden kann.

Nun wird zum dritten Mal auf das Bad geblasen. Ss empfiehlt eich, den Lanzenabstand etwas unternormal zu halten oder aber eine lanze mit einem kompakteren Sauerstoffstrahl zu verwenden, als ea bei den Normallanzen üblich ist. Die Wahl der zu verblasenden Sauerstoffmenge pro Zeiteinheit ist abhängig von der Stückigkeit und Zusammensetzung des au-

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gegebenen FeCr. Das FeGr löst sioh kontinuierlich auf und durch die !Dosierung des Sauerstoffflusses soll ein Mehrangebot an Sauerstoff, als es dem jeweils freiwerdenden Kohlenstoff-und Silizium entspricht, verhindert werden. Das Blasen wird bis unter den im Fertigstahl vorgeschriebenen Kohlenstoffgehalt weitergeführt. ■

Nach Beendigung des Blasens wird der Tiegel gekippt, und auf die Schlacke werden Reduktionsmittel in Form von Al, Si, CaSi usw. aufgebracht, um oxydiertes Cr und Mn zu reduzieren. Die Menge der Reduktionsmittel richtet sich nach der Höhe der vorausgegangenen Cr-Zugabe sowie nach dem Kohlenstoffgehalt des Bades und kann für den jeweiligen Einzelfall empirisch ermittelt werden. Die Zugabe der Reduktionsmittel kann auch bei stehendem gefäß durch eine Zuschlagschurre oder bei angekipptem Tiegel mittels Kranrutsche erfolgen. Vorzugsweise wird nach Zugabe der Reduktionsmittel etwa 1 Minute mit Sauerstoff auf das Bad geblasen (mit reduziertem Lanzenabstand und vermindertem Sauerstofffluß), um durch die kurze mechanische Burchwirbelung den Ablauf der Schlackenreduktion zu beschleunigen. Im allgemeinen ist der. ReduktionsVorgang nach 5 bis 10 Minuten beendet. .

Hach dem Reduzieren der Schlack» wird der Tiegel in waagrechte Stellung gekippt und eine Probe entnommen. Durch starkes Ablaufenlaesea wird ein Teil der Schlacke entfernt, Spätestens 5 Minuten nach der Probenahme wird der Tiegel schräg gestellt und dea Bed je nach Temperatur 10

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bis 40# ausgesuchter Rücklaufschrott der gleichen oder ähnlicher Qualität wie der herzustellende Stahl zugesetzt. Durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit der hochlegierten Stähle sind die Wärmeverluste im ruhenden Bad gering und der Wärmeinhalt der Schmelze reicht voll aus, um den zugesetzten Schrott in Lösung zu bringen. Außerdem treten weder von dem Eisen-, noch vom Legierungsgehalt des Schrotts während der Auflösung Verluste auf.

Nach der Schrottzugabe wird der Tiegel wieder in waagrechte Stellung gebracht und der Rest der Schlacke mittels Krätzer entfernt. Die weitere Behandlung richtet sich nach der angestrebten Stahlqualität. Es ist vorteilhaft, Schlackenbildner zur Bildung einer Feinungssehlacke, wie Kalk und Flußmittel, zuzugeben, die gegebenenfalls mit Gasoder ölbrenhern beheizt werden. Bei Stählen, die höchstens Sauberkeitsansprüchen genügen müssen, wie solchen, die Chrom enthalten, beispielsweise rostfreien Stählen für Bestecke, Turbinengüten, hochpolierfähige Bleche, ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die Feinungsschlacke mit zusätzlichen Reduktionsmitteln zu behandeln, wobei eine weiße Zerfallschlacke entsteht, die durch Diffusionsdesoxydation und aktive Entschwefelung wirksam ist. Darüberhinaus kann auch eine direkte Baddesoxydation durch zusätzlich zugegebenes Si oder Al durchgeführt werden, wobei das in das Bad eingebrachte Al durch Reaktion mit der Kieselsäure der Schlacke wieder aus dem Bad diffundiert. Durch die Behandlung des

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Bades mit diesqt Hedukti-onsschlaoke kann auch der Sehwefel-. gehalt auf Minimalwerte von etwa Ö₉GQ4f£ gesenkt werden.

Ia iieseia Stadimm des ?erfalirens lcönnea auch Korrekturzugabsa von £©gi@rungsel@m©aten uni/od@f iron Silizium 'erfolgen.

!©oh Erreichung der Absticlatsiiperatur wird äev Stahl in eine &i©Sp£aan@ afege

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Claims (1)

1. 26. Juli 1968 "Verfahren zur Herstellung ..." ff"

   Guesstahlweric Witten Aktiengesellschaft, V/itten (Ruhr),

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   Pa tentans oruch t

   Verfahren zum Herstellen von legiertem Stahl mit mehr ala 55-1 Legierungsbentandtcilen au3 flüssigem Roheisen oder HeiÖ-wixidlcupolofeneisen und festen, vornehmlich aus Schrott bestehenden Legierungaträgern durch Frischen dieses .Einsatzes rait Sauerstoff von der Badoberfläche aus, bei dem in einer ersten Arbsitsphase ein flüssiger und in wesentlichen unlegierter iäinsatz beginnend mit einem Lanzenabutand von 90 bis 140 cm und einem Blasdruck von 6 bis 10 atü und in der zweiten Hälfte dieser Phase mit einem Lanzenabstand von 200 bis 550 cm sowie einem -dlasdrucK von 3 bio 8 atü unter einer eisenoxydreichen Schlacke ein<?r Basizitiit (CaO/SiO«) von mehr als 5 auf ein Zwischenerzeugnis mit weniger als 0,025$ Phosphor vor^efrischt wird, nach Entfernen der Entphosphorungs3chlacice die festen Legierungcträger, erforderlichenfalls mit V.'änaeträgern wie j?errosilizium zusammen, chargiert werden, das Sauerstoffblasen nun in einer zweiten, bis zur Verflüssigung der chargierten !Feststoffe und Einstellung dos j Fertigstahl angestrebten Kohlenstoffgehaltas reichenden Phase

   bei einem Lanzenabstand von 90 bis HO cm und einem Blasdruck . ; 909813/0587

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   26. Juli 1968 "Verfahren isur Herstellung ...^tt

   von 6 bis 10 atü unter einer geringen Menge (1 bis 4'ί) neuer Sehlacke einer Basizität von etwa 2 fortgeoetat wird, und daß in einem letsten Abschnitt dos Verfahrens die verbleibende Schlacice mit Reduktionsmitteln behandelt, die Charge kurs (1/2 bis 3 Hinuten) iiachgeblar.en, naoh. der Entfernung der reduaierten Schlacke vjeitere feste legierungsträger in der Charge gelöst werden und die Charge schließlich in Üblicher Weiae gefeint wird nach Patent **»....». (Patentanmeldung G- 36 409 VTa/18b)₉ dadurch gekennzeichnet t daß das Verfahren in drei Frir.chphasen durchgeführt wird dergestalt, daß an Ende der ersten und vor Beginn der aweiten Phase dem v/eniger als 0,025^ Phosphor enthaltenden und etwa 50 bis 75» vorzugsweise 30 bis 50 G-ev/.<£ der Charge betragenden flüssigen Binsats nur nicht oxydationsanfa.13.ige feote Legieiningsträger (Nickel— rtolybdänlegierunsen), erforderlichenfalls tait Wärmeträgern zusam.ion chargiert, dac Sauerstoff blas en in der isweiten Phase bis sur Verflüsrjigung der chargierten Feststoffe und Einstellung der im Fertigatahl angestrebten Kohlonstoffgehalten bei einem Lanzenabstand von 90 bis 140 cm und einem Blasdruck von 6 bi3 10 atü unter einer geringen Menge (1 bia 4$) neuer Schlacke einer Baaizität von etwa 2 fortgeaetst, in einer dritten Phaoe erot die oxydationsanfälligen Legiorungsträgor v/ie Chrom in Form eines Perroehroms* mit mindestens 5/5 iii und 5/^ C gesetzt, die Charge danach unter einer

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   , BAD .

   26. Juli 1968 "Verfahren zur Herstellung »»·"

   frischen Schlacke mit einem CaO/SiOg-Verhältnis von ainde« ■ stens 2,5 oder einem MgO/SiOg-Yerhältnia von ntindestens 1_t5 und'einer gegenüber der aweiten Friochphase auf 3 bis 8 attl verringerten Blasenergie auf die Endgehalte des Stahles weitergefriacht wird, und daß in einem letzten Abschnitt doa Verfahrens die verbleibende Schlacke rait Reduktionsmitteln behandelt, die Charge kurz (1/2 bis 5 Minuten) nachgeblasen, nach der Entfernung der reduaierten Schlacke weitere feste Losierungsmittel in der Charge gelöst werden und die Charge schließlich in üblicher Weise gefeint wird«

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