DE1783055B1

DE1783055B1 - Verfahren zur Herstellung legierter Staehle

Info

Publication number: DE1783055B1
Application number: DE19681783055
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr-Ing Zingel
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1968-09-26
Filing date: 1968-09-26
Publication date: 1971-10-28
Also published as: BE733557A; GB1212325A; FR2018889A1; SE344966B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Schmelzaggregat auch noch für die Feinungs- und lung von legierten, insbesondere korrosionsbestän- Legierungsarbeit belegt war, ohne daß dabei die volle digen Stählen in einem Elektrolichtbogenofen unter Ofenleistung benötigt wurde. Wegen der Verhältnis-Verwendung einer Umlaufentgasungsanlage. mäßig hohen Ofenstundenkosten war die bisher prak-

Legierte Stähle, beispielsweise 18/8 Chrom-Nickel- 5 tizierte Verfahrensweise unwirtschaftlich. Stähle, werden in bekannter Weise in Elektrolicht- Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren soll das

bogenöfen hergestellt. Die Entwicklung geht zu immer Entschwefeln der Schmelze durch Eingießen der im größeren Ofeneinheiten. Diese Tendenz beruht auf Ofen hergestellten Vorschmelze auf eine in der Gießder wirtschaftlichen Überlegung, eine bessere Wärme- pfanne befindliche Schicht von leicht löslicher, zerausnutzung und günstigere Arbeitsbedingungen zu 10 kleinerter Entschweflungsschlacke erfolgen. Die entschaffen. Dabei ergeben sich aber Schwierigkeiten. stehende Reaktionsschlacke wird von der Oberfläche Zum einen ist bei größeren Schmelzen die genaue der in der Gießpfanne befindlichen Schmelze abge-Einstellung der geforderten Analyse problematisch zogen, worauf die Schmelze in an sich bekannter und zum anderen wird der Ofenraum für das Frischen Weise in einer Umlaurentgasungsanlage entgast und und die Feineinstellung der Analyse ungebührlich 15 durch Aufleiten oder Einleiten von Sauerstoff in die lang in Anspruch genommen. Da für das Frischen Pfanne entkohlt wird. Bei der bekannten Umiauient- und Legieren nur eine geringe Leistung des Ofens be- gasung wird jeweils ein Teil der in der Pfanne befindnötigt wird, wird die Ofenleistung während der liehen Schmelze mit Hilfe von eingeleiteten inerten Frisch- und Legierungsperiode nicht voll ausge- Gasen, z. B. Argon, in einen Unterdruckkessel einschöpft. Ziel der Erfindung ist es, die vorhandene 20 gesaugt, dort entgast und die entgaste "leiimenge wie-Ofenleistung mehr· als bisher zu nutzen und die _Qer in die Pfanne zurückgeführt. Diese Venanrens-Schmelzkapazität des Ofens zu erhöhen. maßnahme, bei der zusätzlich auch noch Sauerstoff

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch in die im tntgasungsraum befindliche 'leiimenge der folgende teilweise bekannte Arbeitsschritte: Schmelze eingeführt wird, um eine Entkohlung der

25 Schmelze zu oewirken, ist z. B. aus der iranzui,ü>cnen

a) Einschmelzen von chrom- und gegebenenfalls Patentschrift 1238 058 bekannt. Bei dem eranaungsnickelhaltigen Ausgangsstoffen im Elektrolicht- gemäßen Verfahren soll dagegen der Sauerstoff in bogenöfen unter Zuhilfenahme von Sauerstoff oder auf die in der Pfanne befindliche Schmelze ge- und Einstellen der Analyse auf angenäherte leitet werden. Dadurch kann die JaitKohlungsreaKtion Sollwerte mit vergleichsweise hohem Kohlen- 30 gefördert und verbessert werden.

stoff- und Schwefelgehalt; Während oder nach der Entgasung und Entkohlung

,.„..„,. ., , . . . „. _t der Schmelze wird nach dem ertindungsgemäßen Ver-

b) Eingießen dieser Vorschmelze meine Pfanne auf _{fahreQ nQch hochreaktlonstämge} *_ntscnwenungseme Schicht von leicht loshcher, zerkleinerten ^^ _{und Le ieru und} Defoxydationselemente Entschwefelungsschlacke und Abziehen der ent- _{in deQ Entgas}^_ngske ^S _{ssel zur t}einstellung der stehenden Reaktionsschlacke; ^^ _zug|_setztf _{Der Zusatz von} Desoxydations-

c) Entgasen der Schmelze in der Umlaufentgasungs- und Entschweflungsmitteln wurde bei der Uxeustranlanlage und Entkohlen unter Aufleiten oder Ein- entgasung bereits angewendet (W. Coupette, »Die leiten von Sauerstoff in die Pfanne; Vakuumbehandlung des flüssigen Stahls«, 1967,

40 S. 132). Außerdem war, wie bereits erwähnt, bekannt

d) Zusetzen einer hochreaktionsfähigen Entschwe- (»Technische Rundschau«, a.a.O.), noch Legierungsfelungsschlacke und Legierungs- und Desoxyda- elemente bei der Entgasung der Schmelze zuzusetzen, tionselemente in den Entgasungskessel zur Fein- jy_as erfindungsgemäße Verfahren besteht aber aus einstellung der Analyse. einer bestimmten Folge von Schritten, die nur im Zu-

45 sammenhang gesehen und beurteilt werden können

Das Einschmelzen von chrom- und gegebenenfalls und zu dem gewünschten Ergebnis führen. Es sind nickelhaltigen Ausgangsstoffen im Elektrolichtbogen- zwar einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verofen unter Zugabe von Sauerstoff ist bekannt. Weiter- fahrens bekannt, nicht jedoch der durch Kombination hin ist es bekannt (Technische Rundschau, 1962,. , dieser Einzelschritte geschaffene gesamte Verfahrens-Nr. 36, S. 2, 3 und 5), nach dem Abstechen^: der 50 ablauf, der den wesentlichen Vorteil einer Verkür-Schmelze aus dem Ofen während der Entgasung der zung der Chargenzeit im Ofen und eine bessere Aus-Schmelze noch Legierungselemente in die Schmelze nutzung der Schmelzleistung des Ofens bringt. Die einzubringen. Es war jedoch nicht bekannt, einen Chargenzeit des Ofens wurde bei Anwendung des erwesentlichen Teil der Feinungsarbeit (Entkohlen, Ent- findungsgemäßen Verfahrens auf etwa die Hälfte der schwefeln und Desoxydieren) aus dem Schmelzofen 55 bisher für die Fertigstellung der Schmelze benötigten herauszuverlagern und in anderen Aggregaten nach Zeit verringert, ohne daß dabei irgendwelche zusätzdem Abstechen der noch mit vergleichsweise hohem liehen Aggregate benötigt wurden, die nicht auch bis-Kohlenstoff- und Schwefelgehalt aus dem Ofen ab- her schon zum Einsatz kamen. Bei Anwendung des gestochenen Schmelze durchzuführen. erfindungsgemäßen Verfahrens werden vielmehr die

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also 60 vorhandenen und bisher schon verwendeten Aggregate im Schmelzaggregat nur eingeschmolzen und die sinnvoller eingesetzt und ausgenutzt. Analyse grob, eingestellt: Die weitere Behandlung der Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstel-

Schmeize erfolgt dann in anderen Aggregaten. Da- lung von legierten Stählen aller Art geeignet. Das gilt durch wird es möglich, die volle Leistung des Ofens sowohl für die korrosionsbeständigen Stähle austenifür das Einschmelzen auszunutzen und die Schmelz- 6₅ tischer und ferritischer Art als auch für die sogenannkapazität des Ofens zu erhöhen. Dies bedeutet einen ten Edelbaustähle.

erheblichen wirtschaftlichen Vorteil gegenüber der An Hand eines Beispiels wird das erfindungs-

bisher bekannten Verfahrensweise, bei der das gemäße Verfahren näher erläutert.

Beispiel

Zur Herstellung eines 18/8 Chrom-Nickel-Stahls werden Chrom und Nickel enthaltende Ausgangsstoffe wie Schrott oder spezielle Legierungsträger im Elektrolichtbogenofen niedergeschmolzen, wobei zur Homogenisierung eine an sich bekannte elektromagnetische Rührspule Anwendung finden kann. Unter Zuhilfenahme von eingeblasenem Sauerstoff wird die Analyse auf angenäherte Sollwerte im Bereich 17 bis 18% Chrom, 7 bis 10% Nickel und 0,10 bis 0,40% Kohlenstoff, Rest Eisen eingestellt. Dabei besteht die Möglichkeit, an Stelle des sonst vielfach benutzten Ferrochrom suraffine mit geringem Kohlenstoffgehalt das billigere Ferrochrom carbure mit höherem Kohlenstoffgehalt als Legierungsträger zu verwenden.

Nach Beendigung des Einschmelzens, das je nach Ofenkapazität zwei bis drei Stunden in Anspruch nimmt, wird die Vorschmelze, die nur angenähert auf den Sollwert legiert ist und noch hohe Kohlenstoff- und Schwefelgehalte aufweist, in eine Pfanne eingegossen, in die zuvor ein leicht lösliches zerkleinertes Entschweflungsmittel hineingegeben worden ist. Die beim Eingießen der Schmelze in die Pfanne sich bildende Entschweflungsschlacke fließt über den Überlauf der Pfanne ab oder wird von der Schmelzbadoberfläche abgezogen.

Die Pfanne mit der in ihr befindlichen vorentschwefelten, schlackenfreien Schmelze wird dann der Umlaufentgasungsanlage zugeführt. Während die Schmelze mit Hilfe von inertem Gas, z. B. Argon, durch den Vakuumentgasungskessel gesaugt wird, erfolgt ein Aufleiten oder Einleiten von Sauerstoff in die Pfanne. Hierdurch wird erreicht, daß der Kohlenstoffgehalt der Schmelze in der Vakuumkammer weitestgehend entfernt wird und auf Gehalte unter 0,04%, gewünschtenfalls unter 0,015% gemäß der Analysenvorschrift für legierte Stähle gesenkt wird. Gleichzeitig wird ein hochreaktionsfähiges Entschweflungsmittel über eine Schleuse in den Entgasungskessel eingestreut. Das Entschweflungsmittel mischt sich innig mit der im Entgasungskessel aufschäumenden Schmelze. Die sich dabei bildende Reaktionsschlacke gelangt mit der Schmelze in die Pfanne zurück und läuft dann über den Überlauf der Pfanne ab. Als Entschweflungsmittel kann in bekannter Weise Kalkflußspat mit exotherm wirkenden Gehalten an Metallen wie Aluminium, Magnesium und Silizium verwendet werden. Infolge der exothermen Wirkung des auf- oder eingeblasenen Sauerstoffs und des Entschweflungsmittels werden die Wärmeverluste in der Entgasungsanlage gedeckt.

Ferner können Legierungselemente, im Falle des Beispiels Crom und Nickel, in anderen Fällen andere oder weitere Legierungselemente im Entgasungskessel zulegiert werden. Außerdem können, falls erforderlich, Desoxydationsmittel wie Kalzium, Silizium, Magnesium, Kalzium-Silizium, Nickel-Magnesium und ähnliche zugeführt werden.

Die nach Analyse und Temperatur genau eingestellte Schmelze kann nunmehr vergossen werden. Falls die Behandlungspfanne hierfür nicht geeignet ist, kann die Schmelze in eine andere Gießpfanne umgegossen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht es möglich, unter Verwendung starker Transformatorenleistungen Schmelzaggregate großen Fassungsvermögens zu verwenden, die vornehmlich für die Einschmelzarbeit verwendet werden. Das zeitraubende Feinen und Legieren der Schmelze erfolgt außerhalb des Schmelzofens in der Pfanne bzw. Umlaufentgasungsanlage, wodurch eine wesentliche Leistungssteigerung des Schmelzaggregats, verbunden mit einer Kostensenkung erzielt wird.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von legierten, insbesondere korrosionsbeständigen Stählen in einem Elektrolichtbogenofen unter Verwendung einer Umlaufentgasungsanlage, gekennzeichnet durch folgende teilweise bekannte Arbeitsschritte:

a) Einschmelzen von chrom- und gegebenenfalls nickelhaltigen Ausgangsstoffen im Elektrolichtbogenofen unter Zuhilfenahme von Sauerstoff und Einstellen der Analyse auf angenäherte Sollwerte mit vergleichsweise hohem Kohlenstoff- und Schwefelgehalt;

b) Eingießen dieser Vorschmelze in eine Pfanne auf eine Schicht von leicht löslicher, zerkleinerten Entschweflungsschlacke und Abziehen der entstehenden Reaktionsschlacke;

c) Entgasen der Schmelze in der Umlaufentgasungsanlage und Entkohlen unter Aufleiten oder Einleiten von Sauerstoff in die Pfanne;

d) Zusetzen einer hochreaktionsfähigen Entschweflungsschlacke und Legierungs- und Desoxydationselemente in den Entgasungskessel zur Feineinstellung der Analyse.