DE1433597C - Verfahren ?ur Herstellung von hoch legierten Stahlen - Google Patents

Description

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Beim Verblasen von Roheisen oder sonstigen hoch- peratur am Blasende genügend hoch ist, um das kohlenstoffhaltigen Eisenlegierungen mit gegen die Gleichgewicht Eisenbad-Schlacke so zu verschieben, Oberfläche des in einem Konverter, Tiegel oder einem daß nicht eine untragbare Menge der Legierungsähnlichen Behälter befindlichen Bades geblasenen stoffe in der Schlacke verbleibt.
Sauerstoff reicht bekanntermaßen die durch Ver- 5 Bei der Herstellung legierter Stähle im unmittelbrennung der Stahlbegleiter und einer gewissen baren Anschluß an ein Frischen von Roheisen nach Menge von Eisen entstehende Wärmemenge nicht dem Sauerstbff-Blasverfahren wurde somit stets von nur aus, die Schmelze auf die notwendige Abstich- der Annahme ausgegangen, daß die die Legierungstemperatur zu erhitzen und aus den zugesetzten elemente enthaltenden Legierungsmittel, vor allem Schlackenbildnern eine heiße, reaktionsfähige Schlacke io die eine größere Affinität zu Sauerstoff als Eisen aufzu bilden, sondern es ist sogar notwendig, dem Bad weisende Legierungselemente enthaltenden Legie-Kühlschrott oder Kühlerz zuzusetzen, um keine zu rungsmittel, . erst nach abgeschlossenem Frischvorhohe Erdtemperatur zu erreichen und so die feuer- gang, insbesondere erst nach abgeschlossener Desoxyfeste Auskleidung zu schonen und den erzeugten dation der gefrischten Schmelze, der Schmelze zuStahl einwandfrei vergießen zu können. Es wurde 15 gesetzt werden können, da andernfalls die eine größere daher bereits bei der Entwicklung des Sauerstoff- Affinität zu Sauerstoff als Eisen besitzenden Legie-Blasverfahrens erkannt, daß es init diesem Verfahren rungselemente zu weitgehend verschlackt werden; auch möglich ist, niedriglegierte Stähle zu erschmel- durch die Legierungsmittel in die Schmelze einzen, indem man den Schrottsatz vermindert, dadurch gebrachte unerwünschte Elemente wurden hierbei eine etwas erhöhte Temperatur der Schmelze am so ebenso wie beim Verfahren gemäß der französischen Ende des Blasens erhält und die überschüssige Patentschrift 1068 934 durch ein kurzzeitiges Fri-Wärmemenge zum Einschmelzen von Desoxydations- sehen mit Sauerstoff entfernt. .
und Legierungsmitteln verwendet, die man nach Eine dem Entfernen der unerwünschten Elemente Beendigung des Blasens in das Frischgefäß oder in aus der Stahlschmelze nach dem Zusetzen der Legiedie Pfanne zusetzt. In dieser Weise werden heute 35 rungsmittel entsprechende Arbeitsweise wurde für große Mengen von niedriglegierten Stählen erzeugt. die Herstellung von Ferrochrom bereits mit der Wollte man mittellegierte Edelstahle nach diesem USA.-Patentschrift 1430 878 vorgeschlagen, gemäß Verfahren herstellen, so müßte man die Endtem- welcher in einem Elektroofen niedergeschmolzenes peratur des Bades ziemlich hoch wählen, um die bzw. aus Erz erschmolzenes Ferrochrom hohen Temperaturverminderung zu kompensieren, die sich 3° Kohlenstoffgehalts durch Aufblasen eines Sauerstoff nach Blasende durch die Desoxydation, durch die enthaltenden Gases auf die mit Schlacke bedeckte für die Abscheidung der Desoxydationsprodukte Schmelze gefrischt wird. Ein dem Verfahren gemäß notwendige Liegezeit und durch die Zugabe und das der USA.-Patentschrift 1430 878 im Prinzip ähn-Aufschmelzen der Legierungsmittel ergibt. Der Kühl- liches Verfahren zur Herstellung von Ferrolegierungen mittelsatz müßte daher stark gesenkt oder gänzlich 35 ist in der USA.-Patentschrift 1063 341 beschrieben, weggelassen werden, und man müßte beim Verblasen gemäß welcher zunächst in einem beheizten Ofen, von chemisch und bzw. oder physikalisch kalten beispielsweise Elektroofen, eine in ihrer Zusammen-Eisen-Kohlenstoff-Legierungen und bei der Erzeu- setzung annähernd der Zusammensetzung der hergung von Stählen mit einigermaßen höheren Legie- zustellenden Legierung entsprechende Schmelze erzeugt rungsgehalten oder bei Verwendung billigerer niedrig- 4° wird, die dann mittels eines Sauerstoff enthaltenden prozentiger Legierungsmittel zu dem an sich bereits Gases gefrischt wird. Beim Arbeiten nach dem Verbekannten Hilfsmittel greifen, dem Bad vor und bzw. fahren gemäß den USA.-Patentschriften 1 063 341 oder während des Blasens solche Stoffe, wie Kohlen- bzw. 1430 878 können zwar einen hohen Gehalt an stoff, Silizium oder Aluminium und bzw. oder Legie- eine größere Affinität zu Sauerstoff als Eisen besitzenrungen dieser Stoffe zusetzen, die sich im Bad 45 den Legierungselementen aufweisende Stähle erlösen und durch ihre Verbrennung beim Sauerstoff- schmolzen werden, jedoch gelingt dies nur unter frischen die benötigte zusätzliche Wärmemenge liefern unwirtschaftlich hohem Aufwand an Wärmeenergie, (vgl. französische Patentschrift 1068 934). Soweit da die beim Herausfrischen des Kohlenstoffs und hierbei die Legierungsmittel Legierungselemente ent- sonstiger leicht oxydierbarer Verunreinigungen aus halten, die eine größere Affinität zu Sauerstoff haben 5° der Schmelze freiwerdende Energie nicht ausgenützt als das Eisen und daher nicht vor oder während des wird und zusätzlich beim Erschmelzen der zu frischen-Blasens zugesetzt werden konnten, ist bei diesem den Legierung, beispielsweise aus Schrott und Legie-Verfahren eine hohe Badtemperatur am Ende des rungsmitteln, zusätzliche Wärmeenergie, jedenfalls Blasens nötig, welche die Lebensdauer der feuerfesten für das Einschmelzen der Legierungsmittel, erforder-Auskleidung des Frischgefäßes stark vermindert. 55 lieh ist.

Immerhin können nach diesem Verfahren noch Stähle Mit der Erfindung wird nun bezweckt, ausgehend mit Legierungsgehalten von etwa 6% erzeugt werden. _. von Schmelzen nicht legierter Stähle bzw. niedrig-Bei Stählen, die nur eine niedrige Gießtemperatur legierter Stähle, Stähle mit einem hohen Gehalt an erfordern, kann man mit dem Legierungsgehalt noch eine größere Affinität zu Sauerstoff als Eisen aufetwas höher gehen, insbesondere wenn man hoch- 60 weisenden Legierungselementen herzustellen und hierprozentige Legierungsmittel verwendet und diese bei die Verbrennungswärme von bei an sich bekannten noch vorwärmt. Verfahren am Ende des Stahlerschmelzungsvorganges Legierungsmittel, die Legierungselemente enthalten, aus der Schmelze herauszufrischenden Stoffen zum weiche eine größere Affinität zu Sauerstoff haben als Niederschmelzen von Legierungsmitteln auszunutzen, das Eisen, können andertrseits nur im beschränkten 65 also solche bei an sich bekannten Verfahren aus der Maße vor oder während, des Blasens zu Kühlzwecken Stahlschmelze lediglich unter Wärmeverlusten herauszugesetzt werden, da nur bei geringeren Legierungs- zufrischende Stoffe als Aufheizstoffe in einem mehrgehallcn die für die Ausmauerung tragbare Endtem- stufigen Verfahren zur Herstellung hochlegierter

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Stähle zu verwenden. Dementsprechend ist ein Ver- Herstellung von Stählen mit Gehalten an Legierungsfahren zur Herstellung von hochlegierten Stählen elementen, welche eine größere Affinität zu Sauermit Gehalten von über 10%, vorzugsweise von über stoff aufweisen als das Eisen, von über 10%, vor-13 %> an solchen Legierungselementen, welche eine zugsweise über 13%· Im Rahmen des erfindungsgrößere Affinität zu Sauerstoff aufweisen als das 5 gemäßen Verfahrens können als Legierungsmittel Eisen, in einem Frischgefäß ohne äußere Beheizung, FeCr, FeMn u. dgl. und als Aufheizstoffe Si, Al beispielsweise in einem Konverter, bei welchem das u. dgl. und bzw. oder Legierungen von Aufheiz-Eisenbad durch von oben gegen dasselbe geblasenen stoffen zugesetzt werden.

Sauerstoff gefrischt wird, unter Verwendung von Die Teilmengen der Legierungsmittel und die Teil-Aufheizstoffen, welche eine größere Affinität zu io mengen der Aufheizstoffe können gegebenenfalls zu Sauerstoff als das Eisen und als die Legierungs- verschiedenen Zeitpunkten des Prozesses zugesetzt elemente aufweisen, gemäß der Erfindung dadurch werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gekennzeichnet, daß zumindest die Legierungsmittel, der Erfindung erfolgen jedoch die Zusätze von Legiewelche die obengenannten Legierungselemente ent- rungsmitteln und Aufheizstoffen jeweils gleichzeitig, halten, sowie die Aufheizstoffe in festem Zustand 15 insbesondere gemeinsam. Es können auch Legierungsdem Eisenbad in Teilmengen zugesetzt werden und mittel und Aufheizstoffe dem Bad in Form einer daß das Bad zwischen den einzelnen Zusätzen der einzigen Legierung, z. B. als hochsiliziumhaltiges Teilmengen sowohl der Legierungsmittel als auch der Ferrochrom, zugesetzt werden.
Aufheizstoffe durch den von oben gegen das Bad Während des Zusatzes der Teilmengen von Legiegeblasenen Sauerstoff gefrischt wird, wobei das 20 rungsmitteln und Aufheizstoffen kann das Blasen Mengenverhältnis der Zusätze von Legierungsmitteln des Sauerstoffes gegen das Bad unterbrochen werden, ~\ und Aufheizstoffen so gewählt wird, daß die Tempera- um einen Abbrand dieser Stoffe während ihres Zutur der Schmelze vor dem Zusatz der nächstfolgenden satzes entgegenzuwirken.

Teilmengen 1750⁰C nicht überschreitet, vorzugsweise Bei der Herstellung von Stählen, welche Legie-

aber 100 bis 250 ⁰C höher ist als die Liquidustemperatur 25 rungselemente mit größerer und solche mit geringerer

-der als Schmelze vorliegenden Legierung. Affinität zu Sauerstoff als Eisen enthalten, kann dem

Der Zusatz der Aufheizstoffe schützt, da diese Frischverfahren ein Bad unterworfen werden, welches

Aufheizstoffe eine größere Affinität zu Sauerstoff bereits die Legierungselemente mit geringerer Affi-

haben als die in den Legierungsmitteln enthaltenden nität zu Sauerstoff als das Eisen enthält. Diese Legie-

Legierungselemente, diese Legierungselemente, trotz- 30 rungselemente mit geringerer Affinität zu Sauerstoff

dem auch sie eine größere Affinität zu Sauerstoff als Eisen können der Schmelze im Frischgefäß oder

haben als das Eisen, vor einem übermäßigen Ab- bereits vor Einbringen in das Frischgefäß zugesetzt

brand und vor einem Übergang in die Schlacke. werden. Es kann aber auch beim Frischen von einem

Es können dabei das Verhältnis von Legierungs- Eisenbad mit einem Gehalt an Legierungselementen

elementen und Aufheizstoffen in jeder Teilmenge 35 mit größerer Affinität zu Sauerstoff als das Eisen

und die nach dem Zusatz der Teilmenge aufgeblasene ausgegangen werden, beispielsweise indem die erste

Sauerstoffmenge so aufeinander abgestimmt werden, Teilmenge, zumindest der Legierungsmittel, vor

daß mindestens 80%, vorzugsweise über 90%, der Beginn des Frischprozesses dem Bad im Frischgefäß

zugesetzten Legierungselemente im fertigen Stahl zugesetzt wird.

verbleiben. Die Aufheizmittel können nun der Schmelze 4° In allen Fällen ist es vorteilhaft, wenn vor jedem jeweils zumindest in einer solchen Menge zugesetzt Zusatz einer Teilmenge der Legierungsmittel die werden, daß die bei der Oxydation der Aufheizmittel Schlacke ganz oder teilweise abgezogen wird, ins- ^ dem Bad zugeführte Wärmemenge der zum Nieder- besondere nachdem die Schlacke durch Aufstreuen J schmelzen des festen Einsatzes und zum Legieren von Reduktionsmitteln auf die Schlacke reduziert verbrauchten Wärmemenge entspricht. Der Zusatz 45 worden ist. Es kann aber auch gemäß der Erfindung in Teilmengen verhindert eine zu große Aufheizung so vorgegangen werden, daß vor dem Zusatz einer des Bades, so daß die Ausmauerung des Frisch- Teilmenge das Bad aus dem Frischgefäß schlackengefäßes geschont und eine lange Lebensdauer gewähr- frei in eine Pfanne abgestochen, die Schlacke:. aus leistet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ermög- dem Frischgefäß entfernt und das Bad in das Frischlicht, die Temperatur während des gesamten Prozeß- 5° gefäß zurückgebracht wird, in welchem Falle der Verlaufes weitgehend zu vergleichmäßigen und für Zusatz der Teilmenge in die Pfanne oder in das die Ausmauerung gefährliche Temperaturspitzen zu Frischgefäß erfolgen kann.

vermeiden, insbesondere wenn die einzelnen Teil- Insbesondere beim Frischen von phosphorreichen

mengen des Legierungsmittels so bemessen werden, Eisenbädern kann vor dem Zusatz der ersten Teil-

daß die jeweilige Erhöhung des Legierungsgehaltes 55 menge von Legierungsmitteln bis zur Erreichung eines

der Schmelze nicht mehr als 10%, vorzugsweise etwa niedrigen C- und P-Gehaltes des Bades, gegebenenfalls

5 %, beträgt. Durch den Zusatz der Legierungsmittel unter Zusatz von Aufheizmitteln, gefrischt werden,

in Teilmengen wird aber auch eine zu starke Ab- Von besonderem Vorteil ist die Anwendung des

kühlung des Bades vermieden, welche bei Zusatz zu erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von

großer Mengen von Legierungsmitteln eintreten 60 ultraweichen CrNi-Stählen mit weniger als 0,05% C,

würde, da diese in fester Form eingesetzt werden. vorzugsweise höchstens 0,03 % C.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher mit Vor- . .... ....

teil dann anwendbar, wenn die Gesamtmenge der Ausfuhrungsbeis_piel:
aufzugebenden Legierungsmittel, welche Legierungs- Der Einsatz in den Tiegel betrug 20 300 kg Rohelemente mit größerer Affinität zu Sauerstoff als das 65 eisen und 2900 kg Nickel; der ursprüngliche Si-Gehalt Eisen enthalten, über 15 %> vorzugsweise über 25/₀, des Roheisens von 0,10% wurde durch FeSi-Zusatz des Badgewichtes beträgt. Mit besonderem Vorteil auf 0,6% erhöht. Unter normalen Blasbedingungen eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für die wurde die Schmelze in 16 Minuten 35 Sekunden auf

0,03% C und 0,21% Mn geblasen. Die Badtemperatur betrug 175O⁰C. Zur vollständigen Abschlakkung wurde die Charge durch das Abstichloch abgekippt. Während des Abstiches erfolgte der Zusatz der ersten Teilmenge von 2500 kg FeCr in die Pfanne. Aus dem Tiegel wurde die Schlacke ausgekippt und hierauf die Schmelze in den Tiegel zurückgeleert. Es wurde 1 Minute 15 Sekunden geblasen, worauf eine Badtemperatur von 1730° C gemessen wurde. Hierauf wurde die Schlacke abgezogen und die zweite Teilmenge von 2500 kg FeCr in das im Tiegel befindliche Bad eingebracht. Es wurde Simplex-FeCr mit einem Si-Gehalt von etwa 6% verwendet. Dadurch ergab sich rechnungsmäßig nach jedem Zusatz ein Si-Gehalt im Bad von etwa 0,55%· W^e Schmelze wurde in 1 Minute 15 Sekunden warmgeblasen; die Temperaturmessung ergab 1710⁰C. Es wurde abermals durch das Abstichloch abgekippt, wobei der Zusatz einer dritten Teilmenge von 2300 kg FeCr in die Pfanne erfolgte. Nach dem Zurückleeren wurde wieder warmgeblasen, die Blasdauer betrug 2 Minuten. Die Temperatur lag auf 1700⁰C, die Analyse der Schmelze ergab zu diesem Zeitpunkt 0,020% C; 0,19% Mn; 0,32% Si; 10,96% Ni; 13,82 Cr; 0,009% P; 0,014% S. Es wurde nun in der gleichen Weise eine weitere Teilmenge von 1200 kg FeCr und 200 kg FeSi in die Schmelze eingebracht, 1 Minute 30 Sekunden geblasen und eine Temperatur von 1705⁰C erreicht. Die Zwischenprobe zeigte: 0,025 % C; 0,16% Mn; 0,31 Si; 10,47% Ni; 15,72% Cr; 0,010% P; 0,014% S. Nach dem Zusatz der restlichen 1000 kg FeCr wurde eine Temperatur von 1560° C festgestellt. Nach einer Liegezeit im Tiegel von 12 Minuten wurde die Schmelze unter Zusatz von 280 kg FeMn suraffine und 200 kg 75%igem FeSi abgestochen. Nach einer Abhängezeit der Schmelze von 8 Minuten wurde sie mit einer Anfangstemperatur von 1420° C, mit dem Pyropto gemessen, direkt vergossen. Die Analyse der Schmelze ergab: 0,03% C; 0,98% Si; 1,08% Mn; 9,96% Ni; 17,42% Cr; 0,010% P; 0,014% S. Das Ausbringen an Cr betrug 85 %. Durch reduzierende Behandlung der Schlacke läßt sich das Ausbringen an Cr noch weiter erhöhen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von hochbgierten Stählen mit Gehalten von über 10 %» vorzugs-

45 weise von über 13%, an solchen Legierungselementen, welche eine größere Affinität zu Sauerstoff aufweisen als das Eisen, in einem Frischgefäß ohne äußere Beheizung, beispielsweise in einem Konverter, bei welchem das Eisenbad durch von oben gegen dasselbe geblasenen Sauerstoff gefrischt wird, unter Verwendung von Aufheizstoffen, welche eine größere Affinität zu Sauerstoff als das Eisen und als die Legierungselemente aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Legierungsmittel, welche die obengenannten Legierungselemente enthalten, sowie die Aufheizstoffe in festem Zustand dem Eisenbad in Teilmengen zugesetzt werden, und daß das Bad zwischen den einzelnen Zusätzen der Teilmengen sowohl der Legierungsmittel als auch der Aufheizstoffe durch den von oben gegen das Bad geblasenen Sauerstoff gefrischt wird, wobei das Mengenverhältnis der Zusätze von Legierungsmitteln und Aufheizstoffen so gewählt wird, daß die Temperatur der Schmelze vor dem Zusatz der nächstfolgenden Teilmengen 175O⁰C nicht überschreitet, vorzugsweise aber 100 bis 250⁰C höher ist als die Liquidustemperatur der als Schmelze vorliegenden Legierung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze von Legierungsmitteln und Aufheizstoffen jeweils gleichzeitig, insbesondere gemeinsam erfolgen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Legierungsmittel und Aufheizstoffe dem Bad in Form einer einzigen Legierung, z. B. als hochsiliziumhaltiges Ferrochrom, zugesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Zusatz einer Teilmenge der Legierungsmittel die Schlacke ganz oder teilweise abgezogen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zusatz einer Teilmenge das Bad aus dem Frischgefäß schlackenfrei in eine Pfanne abgestochen, die Schlacke aus dem Frischgefäß entfernt und das Bad in das Frischgefäß zurückgebracht wird.

6. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung von CrNi-Stählen mit weniger als 0,05% Q vorzugsweise höchstens 0,03% C.