DE2005045A1 - Verfahren zur Herstellung von niedrig gekohltem Weichstahl - Google Patents

Description

Nippon Kokan Kabushiki Kaisha 4

Tokio, Japan

Verfahren zur Herstellung von niedriggekohltem Weichstahl

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines reinem Eisen nahekommenden Stahls mit geringstmöglichem Kohlenstoffgehalt .

Es gibt zahlreiche verschiedenartige Verwendungsgebiete, auf denen die Herstellung von möglichst reinem Eisen wünschenswert ist. Zur Gewinnung von praktisch reinem Eisen muß der Gesamtgehalt an Verunreinigungen, insbesondere an Kohlenstoff, möglichst niedrig gehalten werden. Bei der für das Tiefziehen und Kaltwalzen verwendeten Stahlsorte, bei welcher das Verhältnis von Titan zu Kohlenstoff mehr als 20 betragen muß, ist es wünschenswert, den Kohlenstox'f gehalt auf unter 0,01 ^cp zu halten, da hierdurch eine wirtschaftlichere Menge an kostspieligem Titan angewandt werden kann.

Es wird jedoch als schwierig angesehen, den geschmolzenen Stahl nach herkömmlichen Verfahren derart zu entgasen, daß der Kohlenstoffgehalt des Stahls folgerichtig Werte von weniger als 0,01 % erreicht. Das in einem herkömmlichen Stahlschmelzofen, beispielsweise einem Aufblaskonverter, erzielte Verhältnis zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff entspricht der Darstellung im beigefügten Diagramm. In diesem Fall kann die im Stahl enthaltene Kohlenstoffmenge am Endpunkt vergleichsweise einfach auf einen Wert von niedrigstens 0,01 % reduziert werden, doch ist es nahezu unmöglich, einen Wert von unter 0,01 % zu erzielen. Es ist bereits ein Verfahren zur Gewinnung von praktisch reinem Eisen mit weniger als 0,015 % Kohlenstoff bekannt. Bei diesem Verfahren wird geschmolzener Stahl, der in einem Stahlofen zunächst bis auf einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,0J — 0,07 ti und einen Sauerstoffgehalt von etwa 0,03 - 0,1 ,o vorgefrischt wurde, einer Vakuum entgasung unterworfen. Bei der Herstellung einer derart

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vorgefrischten Stahlschmelze, bei der ein Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,03 $·» erreicht wird, wird aber die für die Stahlerzeugung erforderliche Zeitspanne wesentlich verlängert. Auch die Einschlüsse im Stahl sind wegen der großen, nach der Anwendung einer Vakuumentgasung im Stahl zurückbleibenden Sauer— stoffmenge noch in größerer Menge vorhanden. Schließlich erfordert bei diesem Verfahren ein geschmolzener Stahl mit 0,03 0,07 % Kohlenstoff eine außerordentlich lange Entgasungszeit und mithin eine wesentlich höhere Abstichtemperatur, um den Stahl zu entkohlen, bis der Kohlenstoffgehalt einen Wert von weniger als 0,01 % und insbesondere unter 0,005 % erreicht.

Andererseits zeigten Versuche unter Verwendung einer DH-Vakuumentgasungsanlage, daß der Kohlenstoffgehalt nach dem Entgasen um so niedriger ist, je niedriger der Kohlenstoffgehalt vor dem Ent— gasen ist. Es hat sich als notwendig erwiesen, den Kohlenstoff— anteil in der Stahlschmelze zum Endzeitpunkt im Ofen auf unter 0,03 # zu senken, um nach dem Entgasen in der Stahlschmelze stets einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,01 # und insbesondere unter 0,005 & ^zu erzielen.

Die Erfindung betrifft demgegenüber ein Verfahren zur Herstellung von Weichstahl guter Qualität mit weniger als 0,01 % Kohlenstoff. Bei diesem Verfahren wird zunächst die Stahlschmelze in einem Stahlschmelzofen, insbesondere in einem Aufblas-Sauerstoffkonverter, vorgefrischt, bis der Kohlenstoffgehalt des vorgefrisch— ten Stahls weniger als 0,03 ^Lfi beträgt, worauf Al— oder Al-Legierungs-Drahtstangen von 3 mm Durchmesser mit hoher Geschwindigkeit über 2,5 m/s) in den in eine Gießpfanne eingebrachten Stahl eingeführt werden, um den Mengenanteil an Sauerstoff auf einen Wert im Bereich von ( 4oo. + dem Endzeitpunkt-/5>C7 x 10 χ 4/3) und (dem Endzeitpunkt-/jj5c7x 10 χ V3 - 133) ppm (Teile je Million Teile) zu reduzieren, und schließlich eine Vakuumentgasung der entkohlten und desoxydierten Stahlschmelze vorgenommen wird»

Im folgenden ist die Erfindung in einem bevorzugten Ausführungs— beispiel anhand der Zeichnung näher erläutert, welche das Verhältnis zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff in einem Stahl veranschaulicht.

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Der weniger alt;-, ο,υ^ /ό Kohlenstoff entfallende geschmolzene 13taiii v.ira durch irischen in einem Sfcahlschir.elzofen, vorzugsweise einem Aufblas-Sauerstoffkonverter, hergestellt. In diesem i-'all ist die in der ütanlsch::;elze vorhandene Sauerstoffraenge ini'clfe der Charauteristika von Aufblaskonvertern größer als 1ÜUU ppm (0,1 56)«, Wenn die Vakuumentgasunk unter diesen Bedingungen durchgefühlt wii'd, kann über die Reaktion G + O —»r GO nur eine das ^-/^-fache der reduzierten Ko-.Ienstoffmenge betragende Säuerte ooirme:it-;e reauziort werden, so daß bei unter 0,01 w G ein grober Anteil an Sauerstoff in der entgasten Stahlschmelze zurückbleibt» Aus diesem Grund wird uie Stahlschmelze bis zum Punkt A im Diagramm vorgefrischt, d.h. entsprechend C = 0,026 <*> und 0 = 1200 ppm, worauf dann Al- oder Al-Legierungs-Drahtstangen mit hoher Geschwindigkeit augeführt werden, um tuf diese .,eise eine Al-Desoxydation hervorzubringen, bis der Anteil an Sauerstoff auf einen Wert im Bereich von (AOO + End^eitpunkt-^C/ x 10 x V5) und (i:ndzeitpunkt-^c7" χ 10 χ V5 - 133) ppm reduziert worden ist. Dieser Uertebereich ist im Diagramm ungefähr durch das Parallelogramm a-b-c-d dargestellt, wobei die obere Grenze des Sauerstoff— gehalts durch die Kestmenge an Sauerstoff im angenommenen Fall dargestellt ist, in welchem die Gesamtmenge an Kohlenstoff der Stahlschmelze praktisch vollständig entfernt ist« Es hat sich gezeigt, daß das Vorhandensein von ^ZKX) ppm Restsauerstoff eine Menge ist, mit der die Erzeugung von reinem, Al-beruhigtem Stahl durch Zugabe von Al zur Stahlschmelze in eine unter Vakuum stehende Stahlschnelze und bei wiederholter Absorption und Evakuierung, um AI2O,-Einschlüsse im Stahl aufschwimmen bzw· ausscheiden zu lassen und abzutrennen, gegeben ist. Der auf diese Weise erzielte Stahl wird als reines Al-beruhigtes Eisen definiert, bei welchem die Restmenge an Gesamt sauerstoff weniger als 0,01 Ju beträgt* Die untere Grenze der Sauerstoffmenge kann als die Kindestmenge an Sauerstoff bezeichnet werden, die erforderlich ist, um den Restkohlenstoffgehalt bis nach der Vakuumentgasung auf einen Wert von unter 0,01 $ gemäß der Reaktion G + 0—^CO einzustellen.

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Für die Erzeugung von nieariggekohltern Wwichstuhl mit weniger als O,Ü1 /o Kohlenstoif ist es erforderlich, daß das Verhältnis von Sauerstoff zu KolileustoJ/f vor der Entgasung der Stahlschmelze gleich ffiSJ / /JjO/= 4/3 ist, und zwax gemäß der L'ntgasungsreaktion C + 0 —> CO. Wenn der Kohlenstoffgehalt am Endzeitpunkt unter 0,05 ^l,o liegt, wird stets unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen G und 0 am Endzeitpunkt eines herkömmlichen Konverters das Verhältnis ffiSJ / ßoG/X 4/3 erzielt.

Aus der EntkohlungügeGchwindigkeit nach der Foi*mel (d/Ü7 / dt) = K/ü_7 ergibt sich, daß der Kohlenstoffanteil am Endzeitpunkt nicht im Bereich von 0,03 - 0,05 Ji₁ sondern unter 0,03 ^c/> lie{rt. Auf jeden Fall kann uie übahlschmelze nicht meJir bis unter 0,01^C weitergefrischt v/erüen, weil die Entkohlungsgeschwindigkeit im Bereich von C = 0,01 ',o bemerkenswert niedrig ist, Darüber hinaus kann die Reduktion der Dauerstoffnienge vom Punkt A₁ d.h. dem Bereich 0^0,03 '/C₁ bis zum Punkt B nach dem herkömmlichen Verfahren der Einführung von Al, beispielsweise in Form von Stangen, nicht mit einem wirtschaftlich hohen Ausbringen an Al und mit genauer Steuerung der Sauerstoffringe durchgeführt werden. Die erfindungsgemäß mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Einführung von Al— oder Al-Legierungs-Drahtstungen ermöglicht dagegen eine genaue Steuerung des erforderlichen Gehalts, Dieser Gehalt läßt sich vor der Zugabe der Drahtstangen durch Schnellanalyse oder mit einer Feststoff-Elektrolytzelle bestimmen.

Im folgenden Beispiel ist die Erfindung in Tabellenform veranschaulicht. Die ^oahlschmelze wird in einem 5° t-Aufblas-Konverter erzeugt. Die Slahlblöcke wiegen G - 15 t, wobei eine DH-VakuumentgasuTig angewandt wird.

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009885/1388 BAD ORIGINAL

Schmelze 1 2 3 4 5

Bestandteile am G# 0,028 0,025 0,024- 0,025 Q,018

Endzeitpunkt des ₀^ ^_{124 Q}^_Q ^_{129 Q}^ _Q
Konverters

Zugabemenge

an Al-Drähten ¹^ °*^ ⁰»?^{1 0}^ ^Q'?^{6 0}

Analysenwerte vor GJIi 0,028 0,024 0,025 Q»O23 0,018

dem Vakuument- ^ Q^₇₁ ^_{055 Q}^ _{0>048 OjQ51} gasen

Nach dem

Vakuumentgasen G⁽/o 0,004 0,008 0,008 0,006 0,Q05

	OSb	0,039	0,035	0,020	0,026	0,035
Zuschlagstoffe Vakuumschmelze	zur kg/t	A1:O,36	A1:O,35	Al:0,40	Al:0,45 l'i:1,5	Al:0,45 Ti:1,8
Sauerstoffmenge im Stahlblock	ppm	98	78	83	85	82

Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, ermöglicht
das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von praktisch
reinem Eisen, das nach dem Entgasen weniger als 0,01 # Kohlenstoff enthält. Bei der Herstellung von Titan-stabilisiertem Stahl, bei welchem das Mengenverhältnis von Titan zu Kohlenstoff mehr als 20 beträgt, kann die erforderliche Menge an teuerem Titan beträchtlich herabgesetzt werden·

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Claims (1)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von niedriggekohltem Weichstahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlschmelze zunächst in einem Stahlschmelzofen bis zu einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,05 Gew.-£> vorgefrischt wird, der derart vorgefrischte Stahl sodann mit einer Aluminium- oder Aluminium— legierung-Drahtstange durch mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Einführung der Drahtstange in den Stahl dosoxydiert wird, um die im Stahl enthaltene Sauerstoffmenge auf einen Wert im Bereich von (400 ♦ Endseitpunkt-^JBG/ x 10^ χ V3) ppm und (Endzeitpunkt-^27 ^x V 3 — 133) ppm zu reduzieren, und daraufhin die entkohlte und desoxydierte Stahlschmelze einer Vakuumentgasung unterworfen wird·

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stahlschmelzofen ein Aufblas-Sauerstoffkonverter verwendet wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium- oder Aluminiumlegierung-Drahtstange mit einer Geschwindigkeit von mehr als 2,5 m/s in die Stahlschmelze vorgeschoben wird·

4, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Drahtstange mit mehr als 3mm Durchmesser verwendet wird.

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