DE2005045C3 - Verfahren zur Herstellung von weichem Stahl - Google Patents

Description

nach dem Stand der Technik üblichen Verfahren zur Stahl wird in einem Stahlschmelzofen, vorzugsweise Desoxidation Aluminiumstäbe in die Gießpfanne ein- einem Sauerstoff-Aufblaskonverter, hergestellt. In geführt wurden, wird beim erfindungsgemäßen Ver- diesem Fall ist die in der Stahlschmelze vorhandene fahren ein Aluminiumdraht mit hoher Geschwindig- Sauerstoffmenge infolge der Charakteristika von Aufkeit in die Stahlschmelze in dem Konverter eingeführt, 5 blaskonvertern größer als 1000 ppm (0,1 %). Wenn wobei der Sauerstoffgehalt des Stahls mit Hilfe der die Vakuumentgasung unter diesen Bedingungen C-O-Gleichgewichtskurve oder mit Hilfe einer elek- durchgeführt wird, kann über die Reaktion C -f O trolytischsn Zelle so schnell bestimmt werden kann, -> CO nur eine das 4/3fache der reduzierten Kohlendaß der erfindungsgemäß vorgeschriebene Sauerstoff- stoffmenge betragende Sauerstoffmenge reduziert wergehalt genau eingestellt werden kann. Auf diese Weise io den, so daß bei "unter 0,01% C ein großer Anteil an ist es durch das eriindungsgemäße Verfahren möglich, Sauerstoff in der entgasten Stahlschmelze zurückeinen Großteil der Entkohlung in dem Konverter aus- bleibt. Aus diesem Grund wird die Stahlschmelze bis zuführen. Es wird dann ein aluminiumberuhigter zum Punkt A im Diagramm gefrischt, d. h. entStahl mit einem gesamten Sauerstoffgehalt von sprechend C = 0,026% und O = 1200 ppm, worauf weniger als 0,01 %, also weniger als 100 ppm erhalten, 15 dann Al- oder Al-Legierungs-Drahtstangen mit hoher wenn Aluminium nach der Vakuunentgasung zur Geschwindigkeit zugeführt werden, um den Anteil an restlichen Desoxidation zugegeben wird, wobei das Sauerstoff auf einen Wert im Bereich von [400 + Enddabei in dem Vakuumgefäß gebildete Al₂O₃ voll- Zeitpunkt —(%C beim Ofenabstich) · 10¹ · 4'3 und ständig aufschwimmt und entfernt werden kann, [Endzeitpunkt — (%C beim Ofenabstich) · 10⁴ · 4 3 wenn der Sauerstoffüberschuß vor der Vakuument- ao — 133] ppm reduziert worden ist. Dieser Wertegasung weniger als 400 ppm beträgt. bereich ist im Diagramm ungefähr durch das Par-

ImVergleich zum Verfahren nach der FR-PS15 53 748 allelogramm a-b-c-d dargestellt, wobei die obere wird somit erfindungsgemäß in dem Konverter nicht Grenze des Sauerstoffgehalts durch die Restmenge an eine Stahlschmelze mit einem Kohlenstoffgehalt von Sauerstoff im angenommenen Fall dargestellt ist, in mehr als 0,04% erzeugt, sondern grundsätzlich wird \5 welchem die Gesamtmenge an Kohlenstoff der Stahlin dem Konverter eine so weitgehende Entkohlung schmelze praktisch vollständig entfernt ist. Es hat angestrebt, wie dies nur möglich ist. Aus wirtschaft- sich gezeigt, daß das Vorhandensein von 400 ppm liehen Überlegungen wird jedoch die obere Grenze für Restsauerstoff eine Menge ist, mit der die Erzeugung den Kohlenstoffgehalt auf unter 0,03%, aber nicht von reinem, Al-beruhigtem Stahl durch Zugabe von wesentlich niedriger festgesetzt. Da jedoch infoige 30 Al zur Stahlschmelze in eine unter Vakuum stehende dieses niedrigen Kohlenstoffgehalts der Sauerstoff- Stahlschmelze und bei wiederolter hAbsorption und gehalt in der Stahlschmelze größer wird, wird beim Evakuierung, um AUO₃-Einschlüsse im Stahl auferfindungsgemäßen Verfahren die Desoxidation vor schwimmen bzw. ausscheiden zu lassen und abzu- und nach der Vakuumentgasung verstärkt, was durch trennen, gegeben ist. Der auf diese Weise erzielte die schnelle Zuführung einer großen Aluminium- 35 Stahl wird als reines Al-beruhigtes Eisen definiert, bei menge erreicht wird. Dies ist im Gegensatz zum Ver- welchem die Restmenge an Gesamtsauerstoff weniger fahren nach der FR-PS 15 53 748 beim erfmdungs- als 0,01% beträgt. Die untere Grenze der Sauerstoffgemäßen Verfahren möglich, da ein hoher Sauerstoff- menge kann als die Mindestmenge an Sauerstoff begehalt in der Stahlschmelze nicht so nachteilig ist und zeichnet werden, die erforderlich ist, um den Restinsbesondere nur auf den Kohlenstoffgehalt in dem 40 kohlenstoffgehalt bis nach der Vakuumentgasung auf Verfahrensschritt Wert gelegt wird. Der wesentliche einen Wert von unter 0,01% gemäß der Reaktion Unterschied zwischen dem Verfahren nach der C + O -> CO einzustellen.

FR-PS 15 53 748 und dem erfindungsgemäßen Ver- Für die Erzeugung von weichem Stahl mit weniger

fahren besteht somit darin, daß erfindungsgemäß der als 0,01 % Kohlenstoff ist es erforderlich, daß das Ver-

Kohlenstoffgehalt so niedrig wie möglich und auf 45 hältnis von Sauerstoff zu Kohlenstoff vor der Ent-

jeden Fall niedriger als 0,03% gehalten werden muß, gasung der Stahlschmelze gleich [% O]/[% C] ä 4/3

während beim bekannten Verfahren der Kohlenstoff- ist, und zwar gemäß der Entgasungsreaktion C ■'- O

gehalt nicht niedriger als 0,04% sein darf, um den -> CO. Wenn der Kohlenstoffgehalt am Endzeitpunkt

Sauerstoffgehalt nicht zu stark anwachsen zu lassen. unter 0,05% liegt, wird stets unter Berücksichtigung

Bei einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,04% ist 50 des Verhältnisses zwischen C und O am Endzeitpunkt

es aber praktisch nicht mehr möglich, in der letzten eines herkömmlichen Konverters das Verhältnis

Verfahrensstufe eine reine Stahlschmelze zu erhalten, [% O]/[% C] S 4/3 erzielt.

da eine zu große Sauerstoffmenge erforderlich wäre, Aus der Entkohlungsgeschwindigkeit nach der

um eine vollständige Entkohlung während der Va- Formel (rf[C]/</r) = K[C] ergibt sich, daß der Kohlen-

kuumentgasung zu erzielen. 55 Stoffanteil am Endzeitpunkt nicht im Bereich von

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung er- 0,03 bis 0,05 %, sondern unter 0,03 % liegt. Auf jeden

geben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4. In diesem Fall kann die Stahlschmelze nicht mehr bis unter

Zusammenhang ist aus der Zeitschrift »Steel Times«, 0,01 % C weitergefrischt werden, weil die Entkoh-

23. Oktober 1964, S. 598 bis 601, eine Zugabe von lungsgeschwindigkeit im Bereich von C =- 0,01% zu

Aluminium in Form von Draht mit einer Geschwindig- 60 niedrig ist. Darüber hinaus kann die Reduktion der

keit von mehr als 2,5 m/s bekannt, wobei der Draht Sauerstoff menge vom Punkt A, d.h. dem Bereich

einen Durchmesser von mehr als 3 mm aufweist. C < 0,03%, bis zum Punkt B nach dem herkömm-

Im folgenden ist die Erfindung in einem bevorzugten liehen Verfahren der Einführung von Al, beispiels-Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher weise in Form von Stangen, nicht mit einem wirterläutert, deren Figur ein Diagramm zur Erläuterung 65 schaftlich hohen Ausbringen an Al und mit genauer der Abhängigkeiten von Kohlenstoff und Sauerstoff Steuerung der Sauerstoffmenge durchgeführt werden, zeigt. Die erfindungsgemäß mit hoher Geschwindigkeit er-

Der weniger als 0,03% Kohlenstoff enthaltende folgende Einführung von Al- oder Al-Legierungs-

Drahtstangen 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 Stahlschmelze wird in einem 50-t-Aufblas-Konverter erzeugt. Die Stahlblöcke wiegen 6 bis 15 t, wobei eine DH-Vakuum-5 entgasung angewandt wird.

	c% o%	Schmelze	2	3	4	5
	kg/t	1	0,025 0,130	0,024 0,129	0,023 0,135	0,018 0,144
Bestandteile bei Abstich des Konverters	^ /o o%	0,028 0,124	0,71	0,79	0,76	0,85
Zugabemenge an Al-Drähten	c% 0%	0,53	0,024 0,055	0,025 0,034	0,023 0,048	0,018 0,051
Analysenwerte vor dem Vakuum entgasen	kg/t	0,028 0,071	0,008 0,035	0,008 0,020	0,006 0,026	0,005 0,035
Nach dem Vakuumentgasen	ppm	0,004 0,039	Al: 0,35	A 1: 0,40	Al: 0,45 Ti: 1,5	Al: 0,45 Ti: 1,8
Zuschlagstoffe zur Vakuumschmelze	Al: 0,36	78	83	85	82
Sauerstoffendwerte im Stahlblock	98

Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervor- 25 der Herstellung von titanstabilisiertem Stahl, bei geht, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die welchem das Mengenverhältnis von Titan zu Kohlen-Herstellung von praktisch reinem Eisen, das nach dem stoff mehr als 20 beträgt, kann die erforderliche Menge Entgasen weniger als 0,01 % Kohlenstoff enthält. Bei an teuerem Titan beträchtlich herabgesetzt werden

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Ein Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung Patentansprüche: ^ ist aus der FR-PS 15 53 748 bekannt und dient zum kontinuierlichen Gießen von Brammen für die Eisen-

1. Verfahren zur Herstellung von -weichem Stahl buchherstellung. Dabei ist es erforderlich, daß der mit weniger als 0,01% Kohlenstoff, weniger als 5 Sauerstoffgehalt der Stahlschmelze weniger als 150 ppm 0,01% Gesamtsauerstoff und hohem Reinheits- beträgt, um die für das Blechwalzen erforderlichen grad, bei dem die Stahlschmelze zunächst in einem blasenfreien Brammen zu erhalten. Andererseits soll Stahlschmelzofen gefrischt wird, der gefrischte der Kohlenstoffgehalt des Stahls im Bereich von 0,02 Stahl mit Aluminium desoxidiert und anschließend bis 0,15% liegen, um die für die Stahlbleche erfordereiner Vakuumentgasung unterzogen wird, d a- io liehe Festigkeit zu erhalten. Aus diesem Grunde wird durch gekennzeichnet, daß die Stahl- bei dem bekannten Verfahren in dem Konverter eine schmelze auf einen Kohlenstoffgehalt von weniger Stahlschmelze mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,03% gefrischt und das Alumimium als Alu- als. 0,04% erzeugt. Wie aus der C-O-Gleichgewichtsminium- oder Aluminiumlegierung-Driihtstange kurve B in F i g. 1 der FR-PS 15 53 748 zu erkennen mk hoher Geschwindigkeit in die Stahlschmelze 15 ist, nimmt der Sauerstoffgehalt bei einer Abnahme des eingeführt wird, bis die im Stahl vor der Vakuum- Kohlenstoffgehaltes im Gleichgewichtszustand zwientgasung enthaltene Sauerstoffmenge auf einen sehen Kohlenstoff und Sauerstoff im Konverter stark Wert im Bereich von [400 + (prozentualer C-Ge- zu. Um den Sauerstoffgehalt für ein blasenfreies halt beim Ofenabstich) · 10* · 4/3] ppm und [(pro- Gießen niedrig zu halten, ist es daher bei dem bezentualer C-Gehalt beim Ofenabstich) · 10* · 4/3 20 kannten Verfahren notwendig, den Kohlenstoffgehalt -133] ppm verringert ist. höher als 0,04% zu halten. Mit der vorliegenden Er-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- findung soll jedoch ein möglichst niedrig gekohlter zeichnet, daß als Stahlschmelzofen ein Sauerstoff- Stahl geschaffen werden, dessen Kohlenstoffgehalt aufblaskonverter verwendet wird. niedrige.r als 0,01 °₀ und vorzugsweise niedriger als

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 25 0,005 % liegen soll.

gekennzeichnet, daß die Aluminium- oder Alu- Aus der GB-PS 11 34 110 ist ein Verfahren bekannt,

miniumlegierung-Drahtstange mit einer Geschwin- bei dem der Stahl im Vakuum entkohlt wird, ohne vor digkeit von mehr als 2,5 m/s in die Stahlschmelze der Vakuumbehandlung einer Desoxidation untereingeführt wird. zogen zu werden. Bei diesem bekannten Verfahren

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 30 könnte es möglich sein, eine Entkohlung bis zu einem dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium- oder Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,01 % oder weniger Aluminiumlegierung-Drahtstange mit mehr als als 0,005 % zu erreichen, da ein hoher Sauerstoffgehalt 3 mm Durchmesser eingeführt wird. für die Entkohlungsreaktion vorhanden ist. Es ist bei

diesem Verfahren jedoch nicht möglich, einen reinen 35 Stahl mit einem gesamten Sauerstoffgehalt von

weniger als 100 ppm herzustellen, da diese große

Sauerstoffmenge entfernt werden müßte. Mit diesem bekannten Verfahren wird somit ein Stahl mit einem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- niedrigen Kohlenstoffgehalt von beispielsweise 0,006

lung von weichem Stahl mit weniger als 0,01 % Kohlen- 40 erhalten, der Sauerstoffgehalt beträgt jedoch auch

stoff, weniger als 0,01 % Gesamtsauerstoff und hohem nach einer zusätzlichen Entgasung noch etwa 390 ppm

Reinheitsgrad, bei dem die Stahlschmelze zunächst und liegt somit erheblich höher als erfindungsgemäß

in einem Stahlschmelzofen gefrischt wird, der ge- angestrebt.

frischte Stahl mit Aluminium desoxidiert und an- Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen weichen

schließend einer Vakuumentgasung unterworfen wird. 45 Stahl herzustellen, der einen Kohlenstoffgehalt von

Zur Erzeugung von weichem Stahl, der für zahl- weniger als 0,01 % und vorzugsweise von weniger als

reiche Anwendungen eingesetzt wird, muß der Ge- 0,005 °₀ aufweist und der dennoch bei einem gesamten

samtgehalt an Verunreinigungen, insbesondere an Sauerstoffgehalt von weniger als 0,01 % äußerst wenige

Kohlenstoff, möglichst niedrig gehalten wurden. Bei Al₂O₃-Einschlüsse besitzt.

der für das Tiefziehen und Kaltwalzen verwendeten 50 Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der einStahlsorte, bei welcher das Verhältnis von Titan zu gangs bezeichneten Gattung durch die kennzeichnen-Kohlenstoff mehr als 20 betragen muß, ist anzu- den Merkmale des Anspruches 1 gelöst,
streben, den Kohlenstoffgehalt auf unter 0,01% zu Dabei wird der Stahl zunächst in dem Konverter halten, da hierdurch auch die Menge an kostspieligem auf einen C-Gehalt von weniger als 0,03 % gefrischt Titan entsprechend gedrückt werden kann. 55 und der Sauerstoffgehalt auf einen End-Wert von

Es ist jedoch schwierig, die Stahlschmelze mit den weniger als 100 ppm dadurch gebracht, daß Aluüblichen Verfahren soweit zu entgasen, daß der miniumzugaben vor und nach der Vakuumentgasung Kohlenstoffgehalt des Stahles dementsprechend Werte erfolgen. Die vor der Vakuumentgasung zuzugebende von weniger als 0,01% erreicht. Das in einem prak- Aluminiumrnenge wird so gewählt, daß sie ausreicht, tisch üblichen Stahlkonverter, beispielsweise einem 60 den gesamten überschüssigen Sauerstoff abzubinden, Aufblaskonverter, erzielte Verhältnis zwischen Kohlen- aber noch ausreichend Sauerstoff übrigläßt, der für stoff und Sauerstoff entspricht der Darstellung im die Entfernung des Kohlenstoffs bei der Vakuum-Diagramm der Zeichnung. In diesem Falle kann die entgasung benötigt wird. Es ist ein wesentlicher Geim Stahl enthaltene Kohlenstoffmenge am Endpunkt sichtspunkt der Erfindung, daß vor der Vakuumvergleichsweise einfach auf einen Minim.ilwert von 65 entgasung eine Desoxidation auf einen Sauerstoff-0,01 % reduziert werden, doch ist es nahezu unmög- gehalt von weniger als 400 ppm durchgeführt wird Hch, den Kohlenstoffanteil auf einen Wert unter 0,01 % unter der Voraussetzung, daß die Stahlschmelze auf zu drücken. weniger als 0,03 % C entkohlt wurde. Während bei den