DE2012668A1

DE2012668A1 - Verfahren zur Herstellung von Stahl mit Bleizusatz und Vorrichtung zur Aus übung des Verfahrens

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Publication number: DE2012668A1
Application number: DE19702012668
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-02-03
Filing date: 1970-03-17
Publication date: 1971-08-12
Also published as: DE2065802A1; GB1311156A; CH545855A; FR2079204A1; AT322598B; NL7101331A; US3756805A; LU62493A1; BE762489A; SE382829B; ES376188A1

Description

D B.-- I N G. DIPL.-JNG. G. RlEBLiNG

PATENTAN WA LT

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Jose 3oaquin Aguirre LTrmaechea,
Independencia 1, Vitoria/Spanien

Mein Zeichen .

0 81 K0/Dr₀R./UJm

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Lindau (Bodensee) Rennerle 10 Postfach 365

I60 März 197o

Uerfahren zur Herstellung υοη Stahl mit Blaizusatz und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen- im Herstellungsprozeß won Stählen, und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.

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Die durchgeführten Verbesserungen betreffen im einzelnen die Herstellung uon Stählen mit Bleizusatz, mit einem Gehalt an diesem Element zwischen o,1o und 0,80 %, uiobei eine feine und homogene Verteilung (Dispersion) in der ganzen Stahlmasse erreicht uiird. Konkret ausgedrückt besteht die Erfindung im Zusatz uon festem oder flüssigem Blei zum Stahlstrahl zwischen dem Schmelzofen und der Gießpfanne unter den weiter unten beschriebenen Bedingungen.

Bekanntlich besitzen die bleihaltigen Stähle, wenn sie spanabhebend behandelt werden, eine Bearbeitbarkeit, die derjenigen uon Stählen mit derselben Grundzusammensetzung, jedoch ohne Bleigehalt, überlegen ist.

Die herkömmlichen Herstellungsverfahren für bleihaltige Stähle, die den Gegenstand bisher bekannter Schutzrechte bildeten, gründeten sich auf die bis jetzt für sicher ge~ Jk haltene Voraussetzung, daß Blei im Stahl unlöslich sei»

Um bleihaltige Stähle mit genügendem Homogenitätsgrad nach dan bisher angewandten klassichen Verfahren herzustellen, hielt man es für erforderlich, den Blaizusatz in Form uon Schrot ganz kurz uor Eintreten der Erstarrung des Stahls uorzunehmen, um zu uermeiden, daö infolge des merklichen

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Unterschiedes zwischen der Dichte des Stahls und des Bleies eine Saigerung (Ausscheidung) infolge· des höheren Gewichtes des letzteren Elementes eintritt. Infolgedessen wird das schrotförmige Blei nach dem herkömmlichen Verfahren dem Gießstrahl im Augenblick des Gießens in die Kokille nach dem Abstich zugesetzt.

Zum Unterschied vom erfindungsgemässen Verfahren erfordern die herkömmlichen Verfahren eine genaue Koordination des Schrotstrahls mit dem Strahl des flüssigen Stahls im Augenblick des Zusatzes, was alles eine sorgfältige Überwachung und einen hohen Grad der·Berufserfahrung bei dem in der Stahlherstellung beschäftigten Personal erfordert.

Der Hauptnachteil der bisher praktizierten Verfahren beruht darauf, daß es mit ihnen nicht möglich ist, Stahle herzustellen, die eine homogene Verteilung des Bleizusatzes aufweisen, da sich immer wieder mehr oder weniger deutliche Bleisaxgerungen und Anhäufungen dieses Elementes vorfinden, die den metallischen Zusammenhang unterbrechen und die Qualität des Stahls herabmindern.

Das Vorhandensein von Bleisaigerungen und die mangelnde Homogenität in der Verteilung desselben bekunden sich durch

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eine IYlinderung der mechanischen Eigenschaften des Stahls im Querschnitt gemessen sowie durch eine wahrnehmbare Steigerung des Gehalts an Makro- und lYlikroeinschlüssen.

Eine Form, die mangelnde Homogenität un.d das Vorhandensein von Saigerungen deutlich machen, ist diejenige der Abdruck— oder "Ulragge"-Probe, wodurch bei den nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Stählen mehr oder weniger unterbrochene, in "Längsrichtung vergrösserte Flecken beobachten lassen, die W jedoch nicht auftreten, wenn dieselbe Probe bei den Verfahren nach der Erfindung angewandt wird. Die mangelnde Homogenität läßt sich so feststellen, indem eine magnetoskopische Probe anhand magnetischer Teilchen durchgeführt und dieselbe durch mikroskopische Untersuchung ergänzt wird.

IYIit Rücksicht auf die bezeichneten lYlängel wurden die nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Stähle im allgemeinen nur zur Fertigung von Teilen für geringere oder mittlere fc Beanspruchungen herangezogen.

Die nachstehende Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen macht durch die aus den Unterlagen zu entnehmenden Einzelheiten deutlich, wie die Erfindung sich durchführen lässt, und zwar zeigt in den Zeichnungen die

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Fig» 1 im schematischen, lotrechten Längsschnitt den

Schmelzofen, die Gießpfanne und die Bleizusatzvorrichtung im Moment des Eingiessens in die Giass- * pfanne und des Bleizusatzes 5

Fig.. 2 im schematischen lotrechten Längsschnitt die Giesspfanne und die Abflussrinne mit Zu- und Abflussregelvorrichtung in derselben % und

Fig. 3 dieselbe Ansicht wie zuvor mit einer weiteren möglichen Ausführungsform, die in der Erhöhung der Abflussrinne über den Boden der Giesspfanne hinaus besteht.

In diesen Figuren und mit gleicher Bedeutung ist der Schmelzofen 1, der Stahlgiesstrahl 2 vorn Schmelzofen in die Gießpfanne 3 bezeichnet« Bei 4 ist der Eintritt des festen oder flüssigen Bleies in die Leitvorrichtung 5 für das Blei in den Gießstrahl, mit ,dem es sich in 6 vereinigt, dargestellt. Die Abflussrinne ist mit 7 bezeichnet, ujobei in Fig«. "2- eine Lösung wiedergegeben ist, bei der der Boden 8 der Giesspfanne durch den Vorsprung 9 beim Austritt zur Abflussrinne erhöht ist, und in Fig« 3 ist die zweite "Möglichkeit dargestellt,

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dia darin besteht, die Abflussrinne 7 über den flachen Boden 8 der Giesspfanne zu erhöhen. Hilit 1o wird der Öffnungsund Verschlußstempel für die Giesspfanne bezeichnet.

Das erfindungsgemasse Verfahren besteht nun darin, festes oder flüssiges Blei dem Stahlgießstrahl im Moment des Vergiessens des Stahls aus dem Schmelzofen in die Giesspfanne unter geregelten Temperatur- und Oxydationsbedingungen des ψ Bades zuzufügen»

Das Stahlbad muss im Augenblick des Zusatzes einen genügend hohen Oxydationsgrad aufweisen, um die Bildung uon Bleioxyd zu ermöglichen, dessen Dampf im flüssigen Stahl löslich ist. Das gebildete Bleioxyd hat einen niedrigen Siedepunkt und bewirkt ein Aufwallen des Stahlbades, das so mit dieser Verbindung gesättigt wird.

fc Das worn Bleioxyddampf bei dessen Abziehen durch das Schmelzbad hindurch hervorgerufene Aufwallen bewirkt ausser der Sättigung eine Verringerung des Gehalts an Sauerstoff, UJasserstoff und anderen im Stahl gelösten Gasen mit der indirekten Folge einer Qualitätserhöhung.

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Der, zur Bildung «on Bleioxyd erforderliche Oxydationsgfad lüird unabhängig won der Stahlzusammensetzung erreicht, ujobei zu beachten ist, daß uor dem Bleizusatz kein Aluminium dem Bad hinzugefügt werden darf. Bei mit Aluminium beruhigten Stählen wird dieser Bestandteil am Schluss dem Bad zugesetzt, was keinen Machteil, darstellt, da dieser "Vorgang sich im üblichen Rahmen der Stahlherstellung hält.

Die Tabelle I zeigt die Löslichkeit des Bleioxyds als Funktion der Etedtemperatur, wie sie aus zahlreichen Versuchen hergeleitet wurde:

Tabelle I.
Badtempcia°C 16oo Ι6Ϊ0 162o 163o 164o 165o I660

gelöst in o,o5 0,08 o,12 o,17 o,2o o,22 o,24 Form υοη PbO₀

Die Löslichkeit des Bleies im Stahl ist unabhängig von der ,Stahlzusammensetzung und tuird einzig durch die Temperatur bestimmt. Die Temperatur beim Vergiessen in die Giesspfanne muss über I600 Celsiusgraden liegen und u/ird durch die aufzunehmenden Prozentsätze an Blei bestimmt, wie in Tabelle I angegeben ist.

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Wie aus der obigen Tabelle I zu entnehmen ist, wird, u/enn die Badtemperatur unter 17oo°C fällt, was in der Mehrzahl der HerstellungsprozBsse eintritt, wenn der Stahl noch in der Giesspfanne bleibt, die Löslichkeit des Bleies im Stahl praktisch = Null. Unter diesen Bedingungen wird eine Ausfällung des Bleioxyds in Form einer feinen und homogenen Dispersion bewirkt, deren Teilchen sich nicht durch Eigengewicht absetzen und nach der Erstarrung eine homogene Verteilung fc des Bleies ergeben. Der Rest des unlöslichen Bleis im Stahl bei Zusatztemperatur bildet verhältnismässig grosse Tropfen, die sich in ihrer Gesamtheit durch ihr Eigengeu/icht in einem Zeitraum von nicht mehr als 5 Minuten am Boden der Giesspfanne absetzen» Nachdem Bleizusatz muss dann ein lYlindestzeitraum won 5 Minuten folgen, damit dieses Absetzen vor dem Abgiessen in die Kokille vor sich gehen kann»

Die in fester oder flüssiger Form zuzusetzende Bleimenge muss ' theoretisch 4o % grosser sein als diejenige, die vom Stahl aufgenommen werden soll. Das Blei wird bei 4 in solcher Form zugesetzt, daß es mit dem oberen Teil des Gießstrahles 6 zusammenfällt, wie aus Fig. 1 hervorgeht.

Die Fördermenge für die Austrittsöffnung des Bleis wird durch einige einfache Versuche in der Weise bestimmt, daß man das feste

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oder flüssige Blei auf den Gießstrahl praktisch während dessen ganze'r Dauer fallen lässt. Dedoch erfordert das System keinen höheren Grad der Koordinierung bei diesem Vorgang, da, iuie schon zuvor angegeben, bei zu hohem Bleizusatz der Überschuss nicht vom Bad aufgenommen wird, sondern sich am Boden der Giesspfanne absetzt.

Das Verfahren erfordert keine besonders ausgeführte Vorrichtunger Es ist lediglich hervorzuheben_; daß erfindungsgemäss die Abflussrinne 7 oder der Einlauf 9 in dieselbe so ausgebildet sein muss, daß sie bziu, er über die Ebene des Bodens B der kiesspfanne hinausragt, wodurch verhindert wird, daß das am Boden sich absetzende Blei- durch den aus der Abflussrinne 7 beim Vergiessen austretenden Stahlstrom mitgerissen wird.

Ungeachtet der obigen Angaben setzt sich doch immer mieder eine kleine lYlenge Blei direkt an der Oberfläche der Abflussrinne ab. Um dieses Blei zu entfernen, genügt es, atiuas Stahl vor dem Abgiassen in die Kokillen abzulassen.

Das den Gagenstand der Erfindung bildende Verfahren ist anwendbar auf alle Güteklassen und Zusammensetzungen, von Stählen und mit der üblichen Stahlherstellungstechnik vereinbar.

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Das Verfahren ist bei allen gebräuchlichen Stahlfabrikationsanlagen anwendbar, wie Siemens-Ofen, Elektroofen, L.D.Verfahren, Strangguß, Kokillenguß, Syphon- oder Direktguss usw.

Mit den eingeführten Verbesserungen werden Vorteile durch die homogene und feine Verteilung des Bleis sowohl im Kopf wie auch im Fuö der Massel erzielt. Ebenso treten keine ψ Saigerungen an der Oberfläche noch innerhalb des Rohblockes (Massel) auf.

Infolgedessen erfordern die nach diesem Verfahren hergestellten Rohblöcke kein Abschneiden der Spitzen besonders am Fuß, wie dies bei den nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Rohblöcken vorkommt.

In dieser Hinsicht lässt die Erfahrung aus zahlreichen Gießfc Vorgängen die Feststellung zu, daß mit dem erfindungsgemässen Verfahren eine Leistung in derselben Grössenordnung wie mit Stählen derselben Grundzusammensetzung, jedoch ohne Bleizusatz, erzielt werden kann.

Die Bleiteilchen bilden eine homogene und feine Dispersion, deren Korngrösse immer weniger als ein IKlikron beträgt.

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Die bisher mit dem neuen Verfahren durchgeführten Versuche ermöglichen die Feststellung, daß sowohl das Ermüdungsuerhalten des Stahls u/ie auch die Querdehnungsund Kontraktionsmerkmale nicht im messbarer Form durch den Bleizusatz beeinflusst werden.

Patentansprüche

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Claims

2012669 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Stahl mit Bleizusatz, gekennzeichnet durch den Zusatz uon festem oder flüssigem Blei zum ausflxessenden Stahlstrahl zwischen Schmelzofen und Gießpfanne,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz unter geregelten Temperaturbedingungen und Oxydationsgrad des Bades unabhängig von der Güteklasse und Zusammensetzung des Stahls erfolgt, um die Bildung'won Bleioxyd zu ermöglichen, dessen Dampf im Stahl löslich ist.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei abnehmender Temperatur Bleioxyd in Form einer feinen Dispersion ausgefällt wird, deren Teilchen sich nicht durch ihr Eigengewicht absetzen, wodurch nach Erstarrung des Stahls eine homogene und feine Verteilung des Bleis stattfindet.

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4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dur.ch die Lage der Ausflussrinne oder des Einlaufes in dieselbe, derart, daß sie über die Ebene des Giesapfannenbodens hinausragt, um den Austritt des abgesetzten Bleies zusammen mit dem Stahlstrahl in die Kokillen zu verhindern.

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