DE1458811C2

DE1458811C2 - Verfahren zur Herstellung von kohlen stoffarmen Stahlen

Info

Publication number: DE1458811C2
Application number: DE1965B0080054
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl Ing 4640 Wattenscheid Grimm Robert Dipl Ing 4000 Dusseldorf Sickbert
Original assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Current assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Priority date: 1965-01-09
Filing date: 1965-01-09
Publication date: 1971-06-03
Also published as: DE1458811B1

Description

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Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung einer Eisen-Silicium-Legierung mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 0,0025%, die 2,5 bis 3,5% Silicium enthält und zu Elektroblech mit Würfeltextur weiterverarbeitet werden soll, wobei der Eisenschmelze in einem ersten Behandlungsgefäß eine bestimmte Menge Ferrosilicium und danach eine solche Menge eines Mangan enthaltenden Materials zugesetzt werden, daß der gewünschte Mangan-Endgehalt der Schmelze erreicht wird, und wobei diese Schmelze in ein zweites Behandlungsgefäß übergeführt wird, in dem ihr zunächst eine den gewünschten Silicium-Eiidgehalt der Schmelze ergebende Menge an Ferrosiücium zulegiert, danach Aluminium zugesetzt wird und sie abschließend in dem zweiten Behandlungsgefäß während einer solchen Verweilzeit gehalten wird, die ausreicht, um Einschlüsse aus ihr heraiiszuschwemmen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze in dem ersten Behandlungsgefäß Ferrosilicium und unlegiertes Mangan jeweils in solchen Mengen zugesetzt werden, die 2,5 bis 4,2 kg/t eines 65%igen Ferrosiliciums im Süiciumgehalt äquivalent sind bzw. 0,34 bis 1,92 kg/t Mangan entsprechen, und daß die Schmelze 5 bis 15 Minuten in dem ersten Behandlungsgefäß belassen wird, daß der Schmelze in dem zweiten Behandlungsgefäß der Rest der erforderlichen Siliciummenge in Form von Ferrosilicium und 0,2 bis 0,26 kg/t Aluminium zugesetzt werden und die Verweildauer der Schmelze in diesem Gefäß auf etwa 20 Minuten bemessen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Eisen-Silicium-Legierung mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 0,0025%, die 2,5 bis 3,5% Silicium enthält und zu Elektroblech mit Würfeltextur weiterverarbeitet werden soll, wobei der Eisenschmelze in einem ersten Behandlungsgefäß eine bestimmte Menge Ferrosilicium und danach eine solche Menge eines Mangan enthaltenden Materials zugesetzt werden, daß der gewünschte Mangan-Endgehalt der Schmelze erreicht wird, und wobei diese Schmelze in ein zweites Behandlungsgefäß übergeführt wird, in dem ihr zunächst eine den gewünschten Silicium-Endgehalt der Schmelze ergebende Menge an Ferrosilicium zulegiert, danach Aluminium zugesetzt wird und sie abschließend in dem zweiten Behandlungsgefäß während einer solchen Verweilzeit gehalten wird, die ausreicht, um Einschlüsse aus ihr herauszuschwemmen.

Für die Herstellung einer Eisen-Silicium-Legierung mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt, die 2,5 bis 3,5% Silicium enthält und zu Elektroblech, insbesondere Dynamo- oder Trafostahlblech, weiterverarbeitet werden soll, muß als Ausgangsmaterial eine Eisenschmelze mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt oder einem niedrigen Gehalt an Oxydeinschlüssen verwendet werden. So darf z. B. zur Herstellung eines Eisen-Silicium-Bleches mit Würfeltextur nur eine solche Eisenschmelze verwendet werden, die einen Sauerstoffgehalt von höchstens 0,004% aufweist. Auch für die Herstellung von Eisen-Silicium-Blechen mit Goss-Textur, die besonders vorteilhafte magnetische Eigenschaften aufweisen, sind Ausgangstnaterialien mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt erforderlich. Zwar kann der Sauerstoff durch Glühen aus dem festen Material entfernt werden, dies erfordert jedoch die Anwendung hoher Temperaturen über lange Zeiträume hinweg und ist daher unwirtschaftlich.

ίο Man ist seit langem bestrebt, für die Herstellung von Eisen-Silicium-Legierungen, die für magnetische Zwecke zu Elektroblechen, insbesondere Dynamo- und Trafostahlblechen, weiterverarbeitet werden sollen, insbesondere dann, wenn das Endprodukt eine bevorzugte Kornorientierung aufweisen soll, ein Ausgangsmaterial mit einem sehr niedrigen Sauerstoffgehalt oder einem sehr geringen Gehalt an Oxydeinschlüssen zu verwenden (vgl. die Zeitschrift »Industrieanzeiger«, Nr. 93, 1958, S. 24). Es ist jedoch bisher nicht gelungen, den Sauerstoffgehalt solcher Legierungen auf wirtschaftliche Weise in dem gewünschten Maße zu verringern.

Bei den besten bekannten Verfahren zur Herstellung von Eisen-Silicium-Legierungen mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt handelt es sich um Vakuumschmelz- und Umschmelzverfahren, bei denen in einem elektrischen Ofen mit einer Verzehrelektrode gearbeitet wird. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß sie technisch außerordentlieh aufwendig und daher unwirtschaftlich sind.

Das bisher angewendete Standardverfahren zur Herstellung von Eisen-Silicium-Legierungen mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt wird in der Weise durchgeführt, daß die raffinierte Eisenschmelze in ein erstes Behandlungsgefäß gegossen und mit einer bestimmten Menge Ferrosilicium sowie einer solchen Menge an Silicomangan, Ferromangan oder elektrolytischem Mangan versetzt wird, daß der gewünschte Mangan-Endgehalt der Schmelze erreicht wird, und daß diese Schmelze nach dem Umfüllen in ein zweites Behandlungsgefäß durch Zusatz von Ferrosilicium auf den gewünschten Silicium-Endgehalt gebracht und anschließend Aluminium als Desoxydationsmittel zugesetzt wird. Dieses Verfahren wird in der Regel rasch durchgeführt, wobei die Verweilzeit in dem ersten Behandlungsgefäß nicht mehr als 2 bis 3 Minuten beträgt und die Verweilzeit in dem zweiten Behandlungsgefäß so bemessen wird, daß sie ausreicht, um Einschlüsse aus der Schmelze herauszuschwemmen. Ferner ist aus der britischen Patentschrift 823 313 ein Verfahren zur Herstellung von Eisen-Silicium-Legierungen für die Weiterverarbeitung zu kornorientierten Blechen bekannt, bei dem während des Füllens des ersten Behandlungsgefäßes mit der Schmelze aus dem Konverter zum Zwecke der Desoxydation und Beruhigung etwa V10 des gesamten Siliciumzusatzes in Form von Ferrosilicium oder Silicium zugegeben wird, während die zum Auflegieren auf einen Süiciumgehalt von 2 bis 4% erforderliche Restmenge nach dem Ablassen der Schmelze in ein zweites Behandlungsgefäß zugegeben wird. Anschließend wird nach einer bestimmten Verweilzeit in ein drittes Behandlungsgefäß umgefüllt.
Diese bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß sie zu Eisen-Silicium-Legierungen führen, deren Sauerstoffgehalt günstigstenfalls 0,01% beträgt. Außerdem ist der Sauerstoffgehalt des dabei erhaltenen Produktes nicht einstellbar.

Claims

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe es möglich ist, auf wirtschaftliche und technisch reproduzierbare Weise auch unter Verwendung von minderwertigem Ausgangsmaterial eine Eisen-Silicium-Legierung mit einem niedrigeren Sauerstoffgehalt als bisher möglich, die 2,5 bis 3,5% Silicium enthält und zu Elektroblechen mit Würfelstruktur weiterverarbeitet werden kann, herzustellen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Standardverfahren die Zugabemengen der Hauptlegierungsbestandteile Mangan, Silicium und Aluminium und die Verweilzeiten der behandelten Eisenschmelze in den beiden Behändlungsgefäßen innerhalb ganz bestimmter Grenzen gehalten werden.

Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Herstellung einer Eisen-Silicium-Legierung mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 0,0025 %, die 2,5 bis so 3,5 % Silicium enthält, der eingangs geschilderten Art aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze in dem ersten Behandlungsgefäß Ferrosilicium und unlegiertes Mangan jeweils in solchen Mengen zugesetzt werden, die 2,5 bis 4,2 kg/t eines 65°/oigen Ferrosiliciums im Siliciumgehaltäquivalent sind bzw. 0,34 bis 1,92 kg/t Mangan entsprechen, und daß die Schmelze 5 bis 15 Minuten in dem ersten Behandlungsgefäß belassen wird, daß der Schmelze in dem zweiten Behandlungsgefäß der Rest der erforderlichen Siliciummenge in Form von Ferrosilicium und 0,2 bis 0,26 kg/t Aluminium zugesetzt werden und die Verweildauer der Schmelze in diesem Gefäß auf etwa 20 Minuten bemessen wird.

Nach dem Verfahren der Erfindung ist es möglich, auf technisch einfache und wirtschaftliche Weise eine Eisen-Silicium-Legierung herzustellen, deren Sauerstoffgehalt so gesteuert werden kann, daß er etwa 0,0025 ^e/o beträgt. Die nach dem Verfahren der Erfindung auf reproduzierbare Weise herstellbare Eisen-Silicium-Legierung läßt sich zu Elektroblechen mit Würfeltextur weiterverarbeiten.

Die nach dem Verfahren der Erfindung erhältliche Eisen-Silicium-Legierung enthält neben etwa 0,0025% Sauerstoff und 2,5 bis 3,5% Silicium noch für die Weiterverarbeitung zu Elektroblechen mit Würfeltextur ausreichende Mengen an Mangan und geringere Mengen an Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor, wobei der Rest aus Eisen mit üblichen zufälligen Verunreinigungen besteht.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens der Erfindung können die Hauptlegierungselemente Silicium und Mangan beispielsweise in einem Siemens-Martin-Ofen der Eisenschmelze zulegiert werden und der Rest kann in dem zweiten Behändlungsgefäß, vorzugsweise einer Pfanne, zugegeben werden, aus der die geschmolzene Legierung in die _: Kokille gegossen wird. An Stelle des Ofens kann auch ein anderes, zusätzliches Behandlungsgefäß verwendet werden.

Die Gründe für die nach dem Verfahren der Erfindung erzielbare überraschende Verringerung des Sauerstoffgehaltes sind noch nicht bekannt, es wird jedoch angenommen, daß das üblicherweise zur Desoxydation verwendete Aluminium bei den hier auftretenden niedrigen Sauerstoffgehalten nur dann noch weiteren Sauerstoff abfängt, wenn die Eisenschmelze zuerst mit einer beträchtlichen Menge Silicium versetzt worden ist, so daß eine beträchtliche Restmerige ari Silicium in legiertem Zustand in der Eisehschmelze vorliegt. Laborversuche haben nämlich gezeigt, daß durch Zugabe von Aluminium die Desoxydätionsgeschwindigkeit von Eisen-Silicium-Legierurigen erhöht werden kann. Dementsprechend erhält man nach dem Verfahren der Erfindung trotz der Verwendung von weniger Aluminium als bisher üblich zur Desoxydation einen derart niedrigen Sauerstoff-Endgehalt.

Das in dem Verfahren der Erfindung eingesetzte Ferrosilicium ist in der Regel das im Handel erhältliche 65%ige Ferrosilicium. Es kann aber auch jedes beliebige andere Ferrosilicium verwendet werden, wobei dann natürlich aber die Zugabemengen entsprechend umgerechnet werden müssen. So brauchen beispielsweise bei Verwendung von 90%igem Ferrosilicium nur 72 % der oben für das 65%ige Ferrosilicium angegebenen Menge dem jeweiligen Behandlungsgefäß zugesetzt zu werden.

Das Verfahren der Erfindung unterscheidet sich von dem bekannten Standardverfahren insbesondere in folgender Hinsicht:

(a) bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung werden der Eisenschmelze in dem ersten Behandlungsgefäß mindestens 2,5 kg/t eines 65 %igen Ferrosiliciums zugesetzt gegenüber nur 0,34 kg/t des gleichen Ferrosiliciums bei dem Standardverfahren. Das heißt, zur Herstellung eines Produktes mit Würfeltextur beträgt die Mindestmenge des dem ersten Behandlungsgefäß zugesetzten 65%igen Ferrosiliciums erfindungsgemäß mindestens fast das 7'/»fache der in dem bekannten Verfahren verwendeten Menge. Wenn der Sauerstoffgehalt der Eisen-Silicium-Legierung nach dem Verfahren der Erfindung auf weniger als 6 ppm verringert werden soll, beträgt die erforderliche Menge an 65°/oigem Ferrosilicium, die dem ersten Behandlungsgefäß zugesetzt werden muß, 4,2 kg/t. Das in dem Verfahren der Erfindung verwendete Ferrosilicium weist vorzugsweise einen sehr geringen Gehalt an Restaluminium auf (weniger als 0,25 %). Wenn der Aluminiumgehalt des Ferrosiliciums mehr als 0,25 % beträgt, kann die in dem zweiten Behandlungsgefäß in Form von Schrott oder in Stangenform zugesetzte Mindestmenge Aluminium auf weniger als 0,2 kg/t herabgesetzt werden;

(b) in dem Verfahren der Erfindung wird das Aluminium in dem zweiten Behandlungsgefäß in einer Menge von 0,2 bis 0,26 kg/t gegenüber einer Menge von mindestens 0,26 kg/t bei dem bekannten Standardverfahren verwendet.

Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung kann das Aluminium getrennt oder gleichzeitig mit dem Ferrosilicium der Eisenschmelze zugegeben werden, wobei letzteres bevorzugt ist.

Die in dem Verfahren der Erfindung angewendeten Verweilzeiten in den einzelnen Behandlungsbehältern reichen aus, um Oxydeinschlüsse, z. B. Silicate und Aluminate und Kombinationen davon mit anderen Oxyden, nach oben aus der Eisenschmelze herauszuschwemmen. Die bisher angewendete Methode, den Inhalt des ersten Behandlungsgefäßes, sobald dieses voll war, umzufüllen, hat sich dafür als ungeeignet erwiesen, wahrscheinlich reicht dabei die Zeit für eine wirksame Desoxydation und Entfernung der gebildeten Einschlüsse nicht aus.

Da der Sauerstoffgehalt der Eisenschmelze beim