DE1483647A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von stickstofflegierten Stahlbloecken - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von stickstofflegierten Stahlbloecken

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DE1483647A1
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22B9/00General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16Remelting metals
    • C22B9/18Electroslag remelting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Ilerstellun von atickstoffle ierten Stahlblöcken. Gegenstand der Erfindung sind eine Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Stahlblöcken mit hohem Stickstoffgehalt, welcher über den bei Atmosphärendruck im flüssigen Stahl löslichen Gehalt hinausgeht.
  • Es ist bekannt (1), daB Man durch Behandeln von Stählschmelzen mit Stickstoff unter erhöhten Druck in diesen Schmelzen Stickstoffwerte erreichen kann, die weit. über das bei.Erschmelzung unter Atmosphärendruck übliche Maß hinausgehen. Ist A der unter dem Atmosphärendruck p. bei gegebener Stahlzusammensetzung maximaleinstellbare Stickstoffgehalt, dann kann Ihan bei Erhöhung des Dfiuckes auf den Wert p den Stickstoffgehalt bis auf etwa erhöhen (Sievertsches Gesetz).
  • Damit dieser erhöhte Stickstoffgehalt nicht bei der Er-starrung verlorengeht, muß man die Schmelze auch unter erhöhtem Druck abgießen und erstarren lassen. Die so hergestellten Stahlblöoke zeigen im allgemeinen ähnliche Fehler wie Blöcke aus konventionell erschmolzenen Stählen, nämlich Seigerungen, Kernungänzen, Zockerstellen usw. (1) Frehser, Kubisch Berg-. u. _hüttenmännische- Monatshefte 108 Erfindungsgemäß lassen sich diese Fehler verringern bzw. ganz vermeiden, wenn man eine kontrollierte langsame Erstarrung unter erhöhteä Druck vorsieht, wobei der unter erhöhtem Druck erschmolzene Stahl unter Zuhilfenahme einer Zusatzheizung in eine stark wärmeabführende Kokille langsam vergossen wird und wobei sich die Erstarrungsfront bevorzugt parallel zur Blockachse von unten nach oben fortpflanzt. An iiand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnungen haben folgenden Inhalt: Fig. 1 stellt die Erstarrungefronten dar, wie sie bei herkömmlichem aehnellenVergießen #oahdruakerschnol;pner stickstofflegierter Stähle und beim erfindungsaemäpen langsamen Vergießen solcher Stähle auftreten.
  • Fig. 2 stellt eine Vorrichtung zur Aus des er- findungsgemäßen Verfahrens dar, bei dem der flüssige Stahl langsam vergossen wird.
  • Fig. 3 stellt eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, bei dem bereits erstarrte Blöcke aus stickstofflegiertem, unter Hochdruck p ;wpo erschmolzenem und vergossenem Stahl erneut aufgeschmolzen und zu neuen Blöcken langsam veraoßsen werden.
  • :; Fig. 4 stellt eine weitere Vorrichtung zur Ausführung des erfindungegemäBen Verfahrens dar, bei dem bereits erstarrte Blöcke aus stickstofflegiertem, unter Hochdruck p > po erschmolzenem und vergossenem Stahl erneut aufgeschmolzen und zu neuen Blöcken langsam vergossen werden.
  • Fig: 5 und 6 stellen modifizierte Vorrichtungen zur Beheizung den oberen Endes des sich bildenden Gußblockes dar, mit denen außerdem ein Aufschmelzen des in fester Form vor-liegenden stickstofflegierten Einsatzgutes möglich ist.
  • In Fig. 1 sind 2 ähnliche Kokillen 1 und 1' dargestellt. Beide wurden unter Hochdruck p > po mit stickstofflegiertem Stahl gefüllt, die Kokille 1 schnell, die Kokille 1' lang- sam. Die eingezeichneten Linien 21, 22, 23 ... und 21', 22', 23' ... deuten an, bis wohin die Erstarrungsfront nach aufeinander folgenden Zeitabschnitten vorgedrungen ist.
  • Die orthogonalen Trajektorien 31, 32, 33r... 31', 32',33'.### der einge:eichneten Eretarrungsfronten ergeben die Fort-pflanzungsrichtung der Erstarrungsfront an. Wie man sieht, pflanzt sich die Erstarrung in der schnell gefüllten Ko-kille bevorzugt senkrecht zur Kokillenaehee 8 vom Blockrand zum Blockkern fort. Die Erstarrungsfronten treffen sich dabei in der Blocksitte. Wenn der kurz vor den Zusemmantreffen verbleibende, schlauchartige Sumpf 2 flüssigen Metalls keinen Nachschub mehr von oben bekommt, was aus verschiedenen Gründen (z.B. Abschnürung) der Fall sein kann, verbleibt zum Schluß ein Schwindungshohlraum in der Blockachse. Solche und ähnliche Blockfehler lassen sich bei der langsam gefüllten Kokille 2' vermeiden: Hier pflanzt sich die Erstarrung bevorzugt parallel zur Block- achse von unten nach oben fort, so daß gar keine Schwindungshohlräume auftreten können. Dabei wird die Blockstruktur besonders gleichmäßig, wenn dem oberen Ende 31 des Metallsumpfes 21 zusätzliche Reisenergie 4° zugefUhrt wird, die so bemessen ist, daß der Sumpf bis zum Kokillenr»d flüssig bleibt. Die im Einzelfall bestgeeignete Erstarrungsgesohwindigkeit, die in der Blockachse in einiger Entfernung vom Blockfuß 5' praktisch mit der Kokillenfüllgeschwindiakeit dL/dt übereinstimmt, hängt von Stahlzusammensetzung, ge- wünschten Stahleigenschaften und Querschnitt Q der Kokille 11@ ab. Kokillenfüllgeschwindigkeiten zwischen 0,1 mm,/min bis zu 100 mm/min haben eich in der Praxis gut bewährt, wobei die geringen Kokillenfüllgeschwindigkeiten zu großen Nokillenquerschnitten (Q 0,1 m2 bis 2 m2) und die großen KokillenfUllgeschwindigkeite% zu kleinen Kokillenquerschnitten (Q = 0,01 m2 bis 0,2 m) gehören.
  • In Pig. 2 befindet sich die unter erhöhten Druck mit Stickstoff legierte Schmelze 111 in einem feuertest aus- gekleideten Behälter 112. Dieser Behälter kann mit des Behälter identisch nein, in den die Schmelze hergestellt bzw, mit Stickstoff legiert wurde, oder es penn eich um einen nur zum Gießen dienenden Zwischenbehälter Landein. .' Der Behälter 112 kann zwecks Warmhalten der Schmelze 111 beheizt werden. In Fig. 2 erfolgt die Heizung über eine mit einer Wechselstromquelle 113 verbundene Induktionsspule 114. Stattdessen oder zusätzlich kann auch eine Heizung mittels elektrischen Lichtbogens, mittels Plasma-oder vorgesehen sein. In Fig. 2 ist zur Illustration ein Hochdruck-Plasmabrenner 115 eingezeichnet. Eine Heizung mit sauerstoffhaltigen Verbrennungsgasen ist dagegen nicht ratsam, da hierbei-die Schmelze 111 verun-reinigt wird. Mittels dem Fachmann geläufiger Techniken, z.B. wie in Fig. 2 angedeutet, durch kontrolliertes Kippen des Behälters 112 kann der Behälter 112 beliebig langsam in eine Kokillenanordnung 101 vergossen werden, die sich zusammen mit dem Behälter 112 in einem alleeits geschlos- senen Druckbehälter 106 befindet, in dessen Innenraum ein Stickstoffpartialdruck p1 über die Stickst offquelle.119 aufrechterhalteg wird, der etwa dem Behandlungsdruck pentspricht. Bei der Knkillenanordnung 101 kann es sich um eine oder mehrere unten geschlossene Kokillen handeln von der Art der in 11g. 1 dargestellten Kokille 1# oder - wie in Fig 2 - um eine unten offene Kokille zur Herstellung eines nach unten abziehbaren Gußetranges 107. Dieser Gu9-strang 107 kann bis zu seiner größten (sich aus dem-Gewicht der Schmelze 111 ergebenden) Länge innerhalb des Druckbe- hälters 106 verlaufen, so wie in Pig. 2 dargestellt. Er kann aber auch durch eine geeignete statische oder dynamieche Dichtung hindurch aus dem Druckbehälter 106 herausgeführt werden. Das obere Ende 103 des Gußstranges 107 wird durch Zusatzbeheizung flüssig gehalten. Diese Zusatzbeheizung erfolgt erfindungsgemäß mittels einer elektrischen Korpuskularstrahlheizung. Dabei werden in einem Korpuskularstrahlgenerator 109 erzeugte Korpuskularatrahlen 104 auf die Oberfläche 103 '%es.Gußatranges 107 gerichtet. Vorzugsweise verwendet man Stiekstoffionenstrahlen oder Stickstoffplatmastrahlen zur Aufheizung des oberen lindes des Guß-Stranges. Der Korpuskularstrahlgenerator 109 stellt dann eine Ilochdruckionenquelle oder einen Hochdruekplasmabrenner dar. Bei letzterem kann z.D. mittels einer IIilfsspanriungequelle 116 ein vom Korpuskularstrahlengenerator 109 in Richtung auf den Gußstrang ausgehender Weg ionisierten Gases gebildet werden, dem durch Anlegen einer der Quelle 117 ent- nommenen Gleich- oder Wechselspannung zwischen Oberende 104 des Gußstranges 107 und Korpuekularstrahlengenerator 109 beliebig viel zusätzliche Energie zugeführt werden kann.
  • s Erfindungsgemäß führt man der in Behälter 112 befindlichen Schmelze 111 soviel Hei$energib $.B. mittels der Induktions- spule 114 zu, daß die Schmelze während des gesamten Gieß- vorgangs auf konstanter Temperatur bleibt. Diese Temperatur soll im folgenden "Gießtemperatur" genannt werden. Gleichzeitig beheizt man das Oberende 103 des Gußstranges 107 mittels der Korpuskularstrahlen 104 so stark, daß.dieses Oberende 103 flüssig und ebenfalls annähernd auf "Gießtemperatur" bleibt. Eine stärkere Überhitzung des Oberendes 103 über die "Gießtemperatur" hinaus ist im allgemeinen nicht nötig, kann jedoch in Einzelfällen aus metallurgischen Gründen angebracht sein. Die Absenkgeschwindigkeit des Gußetranges 107 bzw. im Falle unten geschlossener Kokillen die Füllgeschwindig- keit dieser Kokillen richtet sich nach der Ausleergesohwindigkeit des Behälters 112. Eine besonders homogene Block- struktur wird erreicht, wenn man die Ausleergeschwindigkeit und die ätärke der Korpuskularstrahlheizung der Kokillen- anordnung 101 so wsUhlt, daß sich ein nur flacher flüssiger Sumpf 102 am Oberende 103 des Gußstrangs 107 erhält, so daß sich eine bevorzugt in Richtung der Gußstrangachee 108 ver- laufende Erstarryng ergibt. Eine von unten nach oben ge- richtete Erstarrungegeschwindigkeit in der Achse 108 den Gußstrangs von etwa 0,1 Millimeter pro Minute bis zu etwa .25 Millimeter pro Minute führt dabei erfahrungsgemäß zu besondere dichten und in ihren Eigenschaften isotropen Blöcken bzw. Gußsträngen, so wie dies schon für die Er- starrung des Blockes 7' in Kokille 2# an Hand von Pig. 1 erläutert wurde. Selbstverständlich kann man in der gege- benen Anordnung auch schneller gießen. Dann bekommt man aber analog zu dem für die Erstarrung den Blockes 7 in Kokille 2 erläuterten Verhalten eine bevorzugt vom Block- rand bzw. Gußstrangrand zur Achse hin verlaufende Erstarrung. Wo ein so erstarrter Stahl den Anforderungen genügt, kann man das schnellere Gießen der größeren Wirtschaftlichkeit wegen natürlich bevorzugen.
  • Wenn man sehr langsame Gießgeschwindigkeiten und damit zretarrungsgeschwindigkeiten bei dem an Hand von fig. 2 beschriebenen Verfahren erreichen will, muß man verhältniemäBig viel Energie zum Warmhalten der im Behälter 112 befindlichen Schmelze 111 aufwenden. Insbesondere bei' g rößerem Gewicht G der Schmelze 111 können die pro kg Schmelzengewicht aufgewendeten Warmhalteenergiemengen A (kWh/kg) dann den Betrag S (kYrh/kg) überschreiten, der, nötig ist, um kalten ätahl aufzuheizen, zu schmelzen und auf die genannte "Gießtemperatur" zu überhitzen.
  • Wenn die Viarmhalteenergie ,1l (kiih/kg) den Betrag S (kWh/kg) überschreitet, wird es wirtschaftlicher, den Stahl zunächst auf herkömmliche Weise schnell zu vergießen und diese schnell vergossenen Blöcke dann mit derjenigen Geschwindig- keit wieder aufzuschmelzen, die der gewünsohten "Gießge- schwindigkeit" bzw. Kokillenfüllgeschwindigkeit äL/dt entspricht.
  • In Pig. 3 ist eine mögliche Ausführungsform dargestellt, die das ermöglicht. Sie enthält eine Kokillenanordnung 201, welche wieder analog zu Fig. 2 eine unten offene sogenannte Stranggußkokille nein kann oder, wie in Fig. 3 dargesteklt, eine unten geschlossene Kokille, die zudem mittels Luft oder Wasser gekühlt ist. Ein durch herkömmliche Methoden hergestellter Abschmelzblock 211, welcher einen kleineren !luerschnitt als die Kokille 201 hat, wird von oben in die Kokille 201 eingeführt und schmilzt an seinem unteren Ende- 212 laufend ab, wobei das abschmelzende Material in der Kokille 201 einen Güßblock 207 aufbaut. Kokille 201 und Abschmelzblock 211 befinden eich gemeinsam in einen Hoch- druckkessel 206, welcher mittels der Stickstoffquelle 219 unter Stickstoff-Überdruck p1> Po gehalten wird, wobei dieser Überdruck zweckmäßig etwa ebenso groß gehalten wird, Nie der Überdruck p, der bei der Erstarrung des Abschbelzblockes vorhanden war.
  • Die zum Abschmelzen des Unterendes 212 den Abschmelz- , Blockes -211 und zum flüaeighalten des sich am Oberende 2,03" des Gußblooka 207 bildenden Sumpfes 202 nötige Energie kann dadurch gewonnen werden, daß man zwischen den Unterende 212 des Abschmelzblocka und dem Gußblockoberende 203 einen Lichtboge+rennen läßt, der seine Energie von der Spannungsquelle 217 bezieht.
  • Die Erfahrung hat jedoch geneigt, daß bei den zur Anwendung gelangenden hohen Drücken eine ausreichende Lichtbogensto,bilität nur schwierig aufrecht zu erhalten ist. Es ist deshalb bevorzugt eine Widerstandserhitzung vorgesehen. Hierbei wird auf das Oberende 203 den Gnßbloeke 207 eine Schicht 216 von elektrisch Schlacke aufgebracht (z.H. ein geschmolzenes Gemisch aus 50«% A1203 und SO % Cao), in welche das Unterende 212 des Abschmelsblocks 211 eintaucht. Durch Stromzufuhr von der Stromquelle 217 wird die Schlackenschicht 216 so stark erhitzt, daß das Unter- ende 212 des Abschmelzblocks 211 kontinuierlich abeehmtlat und das Oberende 203 den sich bildenden Gußbloplta ,ß07 bis zum Rand hin flüssig gehalten wird. Ist der@gbsch»loblo-ok.. 211 aufgezehrt, so kann sofort ein zweiter in Druckkessel befindlicher Abschmelzblock 221 ton der beweglichen, druckdicht durch die Wand den Behälters 206 durchgeführten Stromzuführungsstange 213 aufgenommen werden und das Schmelzen fortgesetzt werden. In der kurzen Zwischenzeit, in der die Schlackenschicht 216 keine »Energie-. zufuhr erhält, hält sie das Oberende 203 des Gußblocke 207 infolge der in ihr gespeicherten Wärme flüeaig.
  • Iü ocdurch wird es möglich, einen schweren Gutblock 207 aus zwei oder mehreren einzelnen Abschmel$blöeken 211, 221, ... zusammenzuschmelzen, ohne daB sichtbare Uhterbrechungsatellen entstehen. Bei Verwendung eines Licht- bogens zur Energiezufuhr ist so etwas nicht möglich, Hierbei muß der Abschwslzblock 211 aahon das Gewicht des herzustellenden B1ocka 207 haben. Jede Unterbrechung den Schmelzvorgangs führt hierbei zu xaltechweidetellen im Flock 207, die so suegeprägt sain können, daß der 131eck schon bei Entnahme aus der Kokille an der Unterbrechungsstelle auseinanderfällt.
  • Die bei dem Verfahren nach.Pig. 3 zur Anwendung gelangenden Kokillenfüllgeachwindigkeiten dL/dt liegen ebenfalls. bevorzugt zwischen 0,1 und 25 mm/min je naoh-Stahlzusammensetzung und gewünschten Eigenwöhaften den Gutblocks. ,-:ins 3. , Ausführungsform der Erfindung iat in Pig.°t skizziert. iiier werden Abachmelzstäbe 311 nacheinander . durch eine Vorschubvorrichtung 313 seitlich in den Bereich einer Korpuskularstrahlung 304 hineingeschoben. Infolge Korpuskularatrahlbeschuß schmelzen die Abschmelzetäbe 311 an ihrem Ende 312 auf und tropfen in die unter diesem Ende angeordnete Kokillenanordnung 301, welche der Kokillenanordnung 101 entspricht, wie sie in Verbindung mit Pig. 2 beschrieben wurde: Die Korpuskularstrahlen werden mittels eines Korpuskularstrahlgenerßtors 309 erzeugt, der z.B. ein Plasmabrenner oder ein Innen- strahler sein kann. Ein Teil der vom Generator 309 erzeugten Strahlen 304 dient zum Abschmelzen der Abschmelzstäbe 311, der Rest zum Flüeaighalten des oberen Endes 303 des sich bildenden Gußbloeks 307. Dabei ist es durchaus im Sinne der grfindung, wenn der Generator 309 in mehrere Einheiten 309', 309 geteilt ist. In Pig. 4 ist der Generator 309 a.8. in die beiden Einheiten 309' und 30911 aufaeteiits, wobei die Einheit 309V die Abeohnelacaersie fUr die Abeohmels#-atäbe 311 und die Einheit 309 '% die *armhalteenergie für das obere End#: 303 des Blocks 307 liefert. Kokillenänordnung 301 und Abschmelsblöcke 311 sind wiederum in einem tiochdruckkeseel 306 beordnet, der über die Stickstoffquelle 319 unter einen Druck p1 gehalten wird, der ungefähr dem Druck p entspricht, unter dem die Abaehmelsblöcke 311 ureprUnglioh erstarrt waren. Auch bei diesen Verfahren können aus mehreren-leichten nacheinander eingesahaolaenen einzelnen Abeehaels# i bläcken 311 schwere Gußblöcke 307 hergestellt werden.
    Die in Fig. 2 und 4 skizzierte Korpuskularstrahl-
    beheizung mittels der Generatoren 109 und 309 kann
    emi 5 dadurch vorteilhaft ergänst werden, da8
    g 'iß Pig
    eine Schicht flüssiger, elektrisch leitfähiger Schlacke
    116/516 über dem ::ehmel zsumpf 102/502 vorgoaehen wird.
    Dadurch wird es möglich, die Korpuekularetrahlenergie
    auf einem kleinen Fleck der SehlaekenBOhioht 116/316
    z.xzufii.'nren. Von dort verteilt sie sich im Mƒdium Sehlacke
    so, daß an der Unterseite der achlaekenochieht eine über
    den ganzen .!uerschr.,l tt des Sumpfes 102/30:' gleichmüßige
    r:nergieübertrz.igung i n den Sumpf erfolgt.. .
    Durch Verwendung dieser ächlaekensohioht erübrigt eich
    also der @:ineatz mechanischer, , magnetohydrodynrn»iecher
    und/oder eloktromagnetieeher.ldittel zur gleiohsUigen
    Verteilung ker geführten Korpuoftlarotr&äloms«i#
    über den Kokillenquereehnitt,der tonet nach äst Fachtann
    (;el'wufigen ldethoden vorfenommen werden ließ.
    Gemäß Fig. 6 kann man die zur Aufheisung der Schlacken-
    schicht nötige Fergie such durch direkte 8trom-
    zuflihr mittels einer in der Schlacke nicht löslichen
    Elektrode 418 bewerkstelligen, deren Bohnelspunkt höher
    liegt als die Schlackentemperatur. Hierfür komm! s.D.
    Grafit, Wolfram oder ähnlichen in krage. Eine Strom-
    quelle wird zwischen Gußblook 407 bsw. Kokille 401 wd
    Elektrode 411 angeschlossen. Durch V'Jideretandeerhitsung wird die
    Schlacke aufgeheizt. Da die Kokille 401 gekühlt ist,
    bildet sich zwischen Kokillenwand und flüssiger, elek-
    trisch leitfähiger Schlacke eine elektrisch und thermisch
    isolierende Schicht erstarrter Schlacke. Hierdurch wird
    der elektrische Strom gezwungen, praktisch vollständig
    durch die Grenzschicht 103/303 zwischen Schlacke 116/316
    und Gußblock 107/307 hindurchzutreten. Dadurch bleibt
    diese Grenzechieht flüssig und es kann ein guter Energie-
    suetsusch durch Wärmeleitung erfolgen. Bei der Anordnung
    gemäß Pig. 6 kann der stickstofflegierte Stahl flüssig
    durch die Schlackenschicht 116/316 hindurch in den Sumpf
    102/302 gegossen werden. Oder man taucht, wie in Pig. 6
    skizziert, Abachmelzblöcke 311 in die Schlaokensohicht
    ein, wo sie durch Wärmeabergnng aufgeschmolzen werden.
    Mit den bisher bekannten Techniken den Vergießens unter
    Hochdruck p > p. mit Stickstoff legierter Stähle war es
    nur möglich, diese Stähle verhältnismäßig raaoh im
    Steigenden oder fallenden'6uß zu Blöcken zu vergießen.
    Diese Blöcke waren dann allen mit dieser Gießmethode
    einhergehenden Fehlern ausgesetzt, von denen die 'sohwer-
    eiegendaten Bind: Lockerstellen im Blockkern, Seigerungen
    der Legierungeelemente, Anisotropie technologischer
    Werkstoffkenngrößen. Diese Fehler haben ihre Ursache
    zum Teil in der Bahnellen Eratarrungegeschwindigkeit
    und der bevorzugt eenkrecht zur $lookachae verlaufenden
    Erstarrungerichtung.
    sei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man
    durch gesteuerte ls.ngs@.Bie Erstarrung mit bevorzugter
    r-.3t,:rrungsrichtung parallel zur Blockachse diese Fehler
    verreiden bzw. mit diesen Fehlern behaftete Blöcke, indem
    ri,-jn ^ie als Abschmel zb' öcke einsetzt, zu fehlerfreien
    ?31 öcken umschme Lzen.

Claims (1)

1'atenton:inrüche 1. Verfahren zur Herstellung von GuBblüeken (7', 107, 2079 3,)7) aus stickstofflegierten Stühlen und Legierungen, die unter einem Stickstoffpartialdruok p von über 'f bar, bevorzugt zwischen 5 und 100 bar, im schmelzflüssigen Zustand behandelt worden sind, dadurch gekennzeichnet, dnß der stickstoffle;rierte Stahl. bzw. die stickstoff- legierte Legierung (111, 211, 311) im schmelzflüssigen Zustand l angsam in eine vorzugsweisb gekühlte Kokillen- ;-.nr)rdnung (1' . '101,' 201, 3@1) eingebracht wird, wobei der ::nizm Über den sich in der Kokille bildenden Schmels- Fnimpf (2, 102t 2029 502) unter einem !3ticketoffpartial- druck p1 steht, der ungefähr die gleiche Größe wie p hat (p1 a- p + (),5'p) und wobei dem oberen Ende (3, 173, 203, 39)j) des in der Kökillenanordnu@g entstehenden Gußbloeka (719 1079 207, 3t)7 )' soviel elektIrisehe Heizenergie zuge- führt wird, daß der dort befindliche Schmelzsumpf (2, 1021 2U29 302) praktisch über@dän ganzen Querschnitt Q der Kokillenanotdnung (Y1, 101, 2e@, 301) flüssig gehalten
wird 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl das Einbringen in die Kokillenanordnung so langsam erfolgt, daß die Bretarrungerichtung (ausgedrückt durch die.orthogonalen Trajektorien (31', 32', 33'..) der Er- atarrungefronten (21', 22', 23' ...))in der Nähe der Kokillenl:ingeachse (8') im wesentlichen parallel zu dieser Achse verläuft und daß sie auf halbem Weg zwischen dieser Achse und dem Kokillenrand höchstens um 60o gegen diese Achse geneigt ist. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß die dem oberen Ende des in der Kokillen- anordnung entstehenden Gußblocks zugeführte elektrische Heizenergie aus Korpuskuleretrahlen, insbesondere Ionen- strahlen oder Plamaetröken besteht, wobei Mittel vorge- sehen sind, die eine genügend gleichmäßige Energiever- teilung über den Querschnitt der Oberfläche des Schmelz- sumpfes bewirken. 4. Verfahren nach Anspruch 3; dadurch gekennzeichnet, daB zum Zweoie der gleichmäßigen Energieverteilung die Oberflüche den Schmelzsumpfes mit einer .Schicht elektrisch leitfähiger flüssiger Schlacke bedeckt ist, welche so stark aufgeheizt wird, daß der Schmelzsumpf soviel Energie über die Schlackenschicht zugeführt be- kommt, daß er üben den ganzen Querschnitt flUseig bleibt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Kokillenanordnung (101) eingebrachte stickstofflegierte Selelze (111) aus einem mit Warmhalteenergie beheizten, unter@dem Stiekstoff- partialdruck p1 stehenden Vorratsbehälter (112) vom Inhalt << (kg) stetidbit der Ausleergeschwindigkeit dG/dt (kg/h) in die Kokillenanordnung (101) vergossen wird, wobei zwischen Ausleergeschwindigkeit dG/dt, Kokillenquerschnitt Q!, Kokillenfüllgeschwindigkeit dL/dt (Wh) und Dichte der Schmelze d der Zusammenhang gilt: dG/dt @r Q --d # dL/dt und wobei die rum Vorratsbehälter zugeführte Nlarmhalte- energie und die dem oberen Ende (103) des entstehenden Gußblocks (10T) zugeführte elektrische Heizenergie so bemessen sind, daß der genannte Sehaglspumpf (102) während des gesamten Füllvorgangs der Kokillenanorllnung (Anfange- und Endphase des Füllvorgangs ausgenommen) auf annähernd der 'gleichen Temperatur gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, daduroh gekennseiohnet, daß die dem Vorratsbehälter sugeführte.#ar"nlteeneraie ganz oder teilweise induktiver Natur ist, dh. auf elektro- magnetischem Wege direkt in die Schmelze eingekoppelt wird. i. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Vorratsbehälter zugeführte Warshalteenergie ganz ,oder teilweise über Korpuskularatrahlung (z.B. Ionen- oder Vlasnaströne) zugeführt wird, die auf die Oberfläche
der ichmelse auftrifft.
B. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Vorratsbehälter zugeführte Warmhalteenergie ganz oder teilweise über Wärmestrahlung zugeführt wird, z.8. über aufgeheizte Grafitelemente. 9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in die tokiilenaaopän=g (301) eingebrachte stieketofflegierte Schmelze (311) in fester Form (z.B. in Form von Blöcken) sugefUhrt wird und kontinuierlich mittels elektrischer Energie mit der Gesoha@ndigkeit dG/dt ar dL/dt d in einen Medium vom Sticketoffpartialdruck p1 aufgesohnolzen wird, wobei die aufgeschmolzenen Mengen dß/dt kontinuierlich dem Schmelzsumpf (3G2) zugeführt werden und wobei diese Zu- fuhr entweder durch direktes Abtropteti den aufgeschmol- zenen Metalls in die Kokillenanordnung erfolgt oder auf dem Umweg über geeignete Rinnen oder Rohre. 10. Verfahren nach Anspruek\l,,dadnrab gekennzeichnet, dafl das Aufschmelzen mittels elektrischer Energie induktiv erfolgt, d:h. daß die Schmelzenergie auf elektromagnetische Wege direkt in das aufzuachmelzende Metall eingekoppelt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dsdure gehsnhfellti#t e daB das Aufschmelzen mittels ehekitieeer' 8beralt@tt@ob: Korpunkuiaretrahlbeschuß erfolgt, a:B. mittels Zonen- strömen oder Plasmaströmen, .
12. Verfahren nr.ch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Schmelzsumpfes mit einer Schicht elektrisch leitfähiger, flüssiger Gehlacke (216) bedeckt ist, welcher durch 'Aider^tandserhitzung Energie zugeführt wird und Urelche ihrarseits'durch Wärmeleitung Heizenergie an die Oberfläche des Schmelzsumpfes (202) abgibt. 13. Verfahren nach Anupruch 12, dadurch gekennzeichnet, d!iß der in die Kokillenanordnung (201) in flüssigem Zustand eirijebra.chte ütahl. (211) in fester Form, z.13. in Gestalt vr-n Abächmelzblöcken (z11,221) kontinuierlich in die ;;chl_,ickenschicht eingebracht wird, wo er von der flüssigen Schlacke infolge Wärmeübertragung mit der Geschwindigkeit dG/dt d # dL/dt aufgeschmolzen wird und durch die Schlackenschicht hindurch in-den Schmslseumpf fliegt. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, da.B die für die Widerstandserhitzung der Schlacke nötige Zufuhr von Gleichoder Wechselstrom über die als Elektroden dienenden Abschmelzblöcke erfolgt, derart, daß der in die Schl.aeke eintauchende Abschmelablock einerseits und der sich bildende Gußbloek andererseits mit den Polen einer ,.@tromquelle (217) verbunden ist. 15. Verfz:hren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Widerstandserhitzung der Schlacke nötige Zufuhr von Gleich- oder Wechselstrom über separate, von der Schlacke nicht aufschnelzbare öder auflösbare Elektroden, z.A. Grafitelektroden erfolgt.
16. Yörrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch folgenden Aufbaut Im Innern eines allseitig dichten, über geeignete Flansche, Deckel usw. zugänglichen Behälters, der für einen inneren Arbeitsdruck p1 > 1 bar, vorzugsweise zwischen 5 und 100 bar, ausgelegt ist, ist eine Kokillenanordnung, vorzugs- weise eine gas- oder,waseergekühlte Kokillenanordnung, angebracht, ferner eine Aufnahmevorrichtung für stickstoff- legierten, unter einem Druck p > 1 bar behandelten Stahl, eine Vorrichtung zum Einbringen des stickstofflegierten Stahls in die Kokillenanordnung in eehmelzflüssigem Zustand und mit vorherbestimmter konstanter Geschwindigkeit dG/dt sowi %eina Vorrichtung, die es erlaubt, dem oberen Ende des sich in der Kokillenanordnuafg aufbauenden Gußblooke soviel Heizenergie zuzuführen, daß dich an dieses oberen Ende ein praktisch bin zum Kokillenrand flüssiger Schme4- sumpf von während des Einbringenn des Stahls in die Kokillen- anordnung im weeentlicheit#,gleiohbleibinder Temperatur bildet. Ferner sind Mittel vorhanden, die es ermöglichen, während des Binbringens von Stahl In-die gokillenanordnung im Innern des Behälters einen U"tiokstoffpartialdruek p1 a p ` 0,5 p aufrechtzuerhalten. . 17. Vorrichtung nach Anspruch"16, dadurch gekennzeichnet, da0 die Kokillenanordnun& aus einer oder mehreren unten geschlossenen Kokillen besteht, die des Herstellen von Gußblöcken vorgegebener Länge erlauben.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenanordnung aus unten offenen, sogenannten ,.trangi",ußkckil.len besteht, wobei entweder Gußetränge von vorgegebener Länge erzeugt werden,. die ganz im Innern des Behälters verlaufen oder wobei eine hoehdru¢k- dichte Durchführung vorgesehen ist, die ein kontinuier- liches Ausschleusen der hergestellten Gußetr"ge aus dem Behälter heraus erlaubt. 19. Vorrichtung nach Anspruch 16oder 1? oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenanordnung eine.wasser- gekühlte Anordnung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist. 20. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder f/ oder 9t, dadurch gekennzeichent, daß die Kokillenanordnung sui ßratit besteht. 21. Vorrichtung nach einem eler ,Ansprüche 16 bin 2G, . dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung aus einem mit induktiver, mit elektrischer Lichtbogen- oder mit Korpuskularstrahl-Heinung ausgerüsteten Tiegel be- steht, in welchem der stioketofflegierte Stahl bei an- nähernd konstanter Temperatur in schmelsflüeeigemZustand gehalten wird, und daß.eine Vorrichtung awebracht ist, die ein Ausleeren des Tiegels mit konstanter vorgegebener Casehwindigkeit dG/dt erlaubt.
22. Vorrichtung noch einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Autnahmevorriehtung aus einer Ealterung oder einen Auflagemechanismus für in fester Form vorliegende Blöcke aus stickstoff- legiertem Stahl besteht und daß eine Energiequelle vorhanden ist, die das Aufschmelzen des in fester Form vorliegenden Stahle mit der konstanten Schmelzgeschwindig- keit dG/dt m Q . d # dt/dt erlaubt. nach einem der Ansprüche 16 bis 221 dadurch gekennzeichnet, daß für die Beh®iaung des oberen Endes des Gußblocl@s eine Korpüskularstrahl- heizung angebracht ist und daß geeignete Mittel vor- ' banden sind, die die Korpuskularstrahlenergie annähernd gleichmäßig über den Querschnitt des Schmelzsumpfes verteilen, z.B. durch mechanische, elektromagnetische oder magnetohydrodynamische Steuerung der Korpuskular-
ktriich kii1öh;,e. Scwhcw strnhlung und,'oder durch Aufbringen einer Sc c trüjf
die Gberfläehe des Schmelzsumpfes. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß für die,I3eheizung des oberen Endes den, Gußblocks eine Widerstandsbeheizung mittels elektrisch leitfähiger flüssiger Schlacke vorgesehen ist, wobei dar eine Pol der Stromquelle so 3n die Kokillenanordnung angeaehloseen ist, daB die ::tromzufuhr im wesentlichen durch die:Grenzsehioht :,chmelzsumpf #- Rohlacke hindurch erfolgt, während der andere Pol mit einer in die flüssige Schlacke e14-
tauchenden Elektrode verbunden ist. .25. Vorrichtung i@actr Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß für die Beheizung des; oberen Endes des Gußbloeks eire Widerstandsbeheizung mittel :; e1 ektrisch leitfähiger fl.üäsiCer Sclil acke vorge.^.elien ict, Yiobei der eine Pol der Stromquelle oo an die Kokillenrinordnung ringeschloseen ist, daß die Stromzufuhr im wesentlichen durch die- (, renzsctii crit @ichmel zsumpf - ='chl nicke hindurch erfolgt, während der 2ndere Pol rait einer in die flüssige Schlacke eintauchenden Elektrode verbunden ist, wobei diese Elek- trode identisch ist mit der in fester Porm vorliegenden :)tickätaffl egierten Stahl, welcher infolge Wärmeübergang in der Schlackenschicht kontinuierlich mit.der Geschwin- digkeit dG/dt od Q # d - dL/dt aufgeschmolzen wird. 26. Vorrichtung n-ch Anspruch 22 oder 25, dadurch $e- kennzeichnet, daß eine lvorrichtung vorhanden int, die es erlaubt, mehrere in fester form vorliegende Blöcke aus stickstofflegiertem Stahl nacheinander' so mit der konntßnten Geschwindigkeit }dG/dt md ( # d # dL/dt auf zu- nchmel zen, d;iß ein schwerer ununterbrochener Gußblock 2tus den elnzelnert leichten Blöcken entsteht.
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DE2528588A1 (de) * 1974-06-27 1976-02-26 Inteco Int Techn Beratung Verfahren zur herstellung von austenitischen staehlen mit erhoehten stickstoffgehalten
EP0249117A2 (de) * 1981-03-20 1987-12-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Verfahren zur Herstellung eines nichtmagnetisches Stahles, beständig gegen Rissbildungskorrosion
EP0249117A3 (en) * 1981-03-20 1989-04-26 Kabushiki Kaisha Toshiba A process for preparing a crevice corrosion-resistant noa process for preparing a crevice corrosion-resistant non-magnetic steel n-magnetic steel

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