DE2106199C3

DE2106199C3 - Use of a titanium alloy as a master alloy to improve the properties of steel

Info

Publication number: DE2106199C3
Application number: DE19712106199
Authority: DE
Inventors: Masaru Tokio Takashima
Original assignee: AIKOH Co Ltd TOKIO
Current assignee: AIKOH Co Ltd TOKIO
Priority date: 1971-02-10
Filing date: 1971-02-10
Publication date: 1979-08-16
Also published as: DE2106199B2; DE2106199A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Titanlegierung als Vorlegierung zur Verbesserung der Eigenschaften von Stahl.The invention relates to the use of a titanium alloy as a master alloy for improvement the properties of steel.

Es ist bekannt, daß eine geringe Menge metallischen Titans zur Desoxydation, zur Denitrierung und als Kornfeinungsmittel Verwendung findet, was dazu führt, daß keine Fehler auf der Stahloberfläche entstehen, so daß ein Stahl guter Qualität erreicht wird. Hierfür sind im allgemeinen bisher Titanschwamm oder Ferrotitan verwendet worden.It is known that a small amount of metallic titanium is used for deoxidation, for denitration and is used as a grain refiner, which results in no defects on the steel surface arise so that a good quality steel is obtained. Up to now, titanium sponges have generally been used for this purpose or ferrotitanium has been used.

Zwar kann man mit Hilfe des Titanschwamms eine gute Stahlqualität erhalten, es ist jedoch schwierig, Titan als Titanschwamm in der gewünschten Menge in den Stahl einzubringen, weil die Form und die Partikelgröße des Titanschwamms, der zur Verfugung steht, Undefiniert sind. Es muß dahei Titanschwamm im Überschuß zugesetzt werden, um den vorstehend genannten Umständen entsprechend begegnen zu können. Da aber die Verwendung eines Überschusses an Titanschwamm sehr teuer ist, ist dieses Verfahren nicht sinnvoll. Dazu kommt, daß durch die Zugabe von Titanschwamm unkontrollierbare Verhältnisse bei dem Stahl entstehen und ein solcher Stahl keine reproduzierbare Streckgrenze aufweist.While the titanium sponge can be used to obtain good quality steel, it is difficult to Titanium as a titanium sponge in the desired amount in the steel, because the shape and the particle size of the titanium sponge that is available are undefined. There must be a titanium sponge may be added in excess in order to adequately counter the above-mentioned circumstances to be able to. But since the use of an excess of titanium sponge is very expensive this procedure does not make sense. In addition, the addition of titanium sponge results in uncontrollable Conditions arise in the steel and such a steel has no reproducible yield point having.

Zwar steht das Ferrotitan im Gegensatz zum Titanschwamm in bestimmter Form und entsprechender Partikelgröße zur Verfugung, es hat jedoch den Nachteil, daß es schwer löslich ist. Der dadurch bedingte Abbrand führt dazu, daß die Einstellung bestimmter Titangehalte sehr schwierig ist.In contrast to titanium sponge, ferrotitanium has a certain shape and is more appropriate Particle size available, but it has the disadvantage that it is sparingly soluble. The thereby Conditional burn-off means that it is very difficult to set certain titanium contents.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Titanlegierung als Zusatz zur Verbesserung der Stahlqualität zu schaffen, die in Stahl leicht löslich ist, bei deren Verwendung ein geringer Abbrand eintritt und durch die somit reproduzierbare Titangehalte im Stahl erzielt werden können.The invention was therefore based on the object of providing a titanium alloy as an additive to improve the To create steel quality that is easily soluble in steel, with the use of which there is little burnup and through which reproducible titanium contents can be achieved in the steel.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die Verwendung einer Legierung, die aus 5 bis 8 °/o Aluminium, 3 bis 5 °/o Vanadium, weniger als 2 % Kohlenstoff, Silizium, Mangan und Eisen sowie dem Rest aus Titan besteht, wobei diese Legierung in Form von dünnen Platten oder Blöcken der Schmelze zugegeben wird.According to the invention, this object is achieved by using an alloy that consists of 5 to 8% aluminum, 3 to 5% vanadium, less than 2% carbon, silicon, manganese and iron and the remainder consists of titanium, this alloy is added to the melt in the form of thin plates or blocks.

Es ist in vielen Fällen vorteilhaft, den TitangchaU der anmeldungsgemäß zu vorwendenden Legierung auf 87 bis 89 »Westzuiege-vIn many cases it is beneficial to use the TitangchaU the alloy to be used according to the registration to 87 to 89 »Westzuiege-v

Es sind Titanlegierungen bekannt, die 0.25 bis 7.5" Aluminium 0.1 bi<; ^O *V. Vanndium, 0 h; O,3°'o Kohlenstoff, 0,1 bis 2,5·/« Mangan und 0,1 bis weniger als 2°/o Eisen enthalten können, die jedoch zur Herstellung von Teilen, die nach dem Schweißen dehnbar bleiben, verwendet werden.
Die Gehalte an Aluminium und Vanadium in der gemäß der Erfindung verwendeten Titanlegierung erleichtern das Einbringen des Titans in die Stahlschmelze und ihre Auflösung darin wesentlich. Außerdem kann der Titangehalt des Stahls wesentlieh besser eingestellt werden, als dies bei reinem Titan möglich ist. Vermutlich hängt das schnellere Auflösen der erfindungsgemäß verwendeten Titanlegierung damit zusammen, daß Aluminium sich rascher in geschmolzenem Stahl löst als Titan. DieTitanium alloys are known which contain 0.25 to 7.5 "aluminum 0.1 bi <; ^ 0 * V. Vanndium, 0 h; 0.3 ° 'o carbon, 0.1 to 2.5 · /" manganese and 0.1 to less may contain more than 2 ° / o iron, but are used to make parts that remain ductile after welding.
The contents of aluminum and vanadium in the titanium alloy used according to the invention facilitate the introduction of the titanium into the steel melt and its dissolution therein. In addition, the titanium content of the steel can be adjusted much better than is possible with pure titanium. Presumably, the faster dissolution of the titanium alloy used according to the invention is related to the fact that aluminum dissolves more quickly in molten steel than titanium. the

is Wirkung des Vanadiums Hegt eher in einer Verzögerung der Auflösung. Beide Effekte ergeben zusammen eine ausgewogene Auflösungsgeschwindigkeit.
Die erfindungsgemäß zu verwendende Titanlegie-The effect of vanadium is more likely to delay its dissolution. Both effects together result in a balanced dissolution rate.
The titanium alloy to be used according to the invention

»o rung wird je nach Bedarf in Form einer dünnen Platte oder eines Blocks zugegeben. Den Zusatz in Form einer dünnen Platte wird man dann verwenden, wenn der geschmolzene Stahl in eine Blockform eingegossen wird, während ein Block vorteilhaft zu-»O tion is available in the form of a thin as required Plate or block added. The additive in the form of a thin plate will then be used when the molten steel is poured into a block mold, while a block is advantageous

a5 gesetzt wird, wenn sich dieser Stahl in einer Gießpfanne befindet.a5 is set when this steel is in a ladle is located.

Wenn die Zusätze nach dem Vorschlag der Erfindung Verwendung finden, dann kann man die Herstellungskosten von Stahlbarren wesentlich herabsetzen, weil viel geringere Mengen dieser an sich teuren Zusätze gebraucht werden, wenn man dies mit den bisher gebrauchten Mengen an Titanschwamm bzw. Ferrotitan vergleicht.If the additives are used according to the proposal of the invention, then you can Significantly lower production costs of steel ingots, because much smaller quantities of these per se expensive additives are needed if this is done with the previously used amounts of titanium sponge or ferrotitanium compares.

Wenn die Zusätze gemäß dem Vorschlag der Erfindung bei der Herstellung von beruhigtem Stahl verwendet werden, so bewirken diese eine Desoxydierung, eine Entschwefelung und eine Denitrierung. Der erhaltene Stahlblock weist eine rißfreie Oberfläche auf und besitzt eine gute Beständigkeit. Daraus resultiert eine verringerte interkristalline Korrosion und eine verbesserte Hitzebeständigkeit und Festigkeit. Der Stahl ist frei von Haarrissen und alterungsbeständig. Seine Streckgrenze ist reproduzierbar. When the additives according to the proposal of the invention in the manufacture of killed steel are used, they cause deoxidation, desulfurization and denitration. The steel block obtained has a crack-free surface and has good durability. From it the result is reduced intergranular corrosion and improved heat resistance and Strength. The steel is free of hairline cracks and resistant to aging. Its yield point is reproducible.

Wenn die Zusätze nach dem Vorschlag der Erfindung zur Herstellung eines unberuhigten bzw. teilberuhigtsn Stahls verwendet werden, kann die Bildung einer Elefantenhaut, einer mangelhaften Oberfläche des Stahls, bei einer Verformung verhindert werden. Der Ausdruck »Elefantenhaut« bezeichnet eine rauhe Oberfläche, die durch die Grobkörnigkeit des Kristallkorns bedingt ist.If the additives according to the proposal of the invention for the production of an unquiet or Partially calmed steel is used, the formation of an elephant skin, a defective one Surface of the steel, to be prevented from deformation. The expression "elephant skin" denotes a rough surface due to the coarseness of the crystal grain.

Die richtige Zusammensetzung der erfindungsgemäß zu verwendenden Titanlegierung ist in zahlreichen Versuchen ermittelt worden. Es konnte gezeigt werden, daß die Nachteile, die den bisher verwendeten Zusätzen, nämlich dem Titanschwamm bzw. Ferrotitan, anhaften, nicht auftreten, wenn die obigen Bereiche der Zusammensetzung eingehalten werden.The correct composition of the titanium alloy to be used according to the invention is numerous Attempts have been determined. It could be shown that the disadvantages that previously used Additives, namely the titanium sponge or ferrotitanium, do not adhere if the the above composition ranges are adhered to.

Normalerweise beträgt die Temperatur des geschmolzenen Stahls, wenn er abgestochen wird, etwa 1550 bis 1600¹C. Die Gießtemperatur kann bei Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt bei etwa 145O⁰C liegen.Normally, the temperature of the molten steel, if it is tapped, about 1550-1600 ¹ C. The casting temperature may be from steel with a high carbon content at about 145 ° C ^0.

Es ist wichtig, den Schmelzpunkt der erfindungsgemäß verwendeten Legierung so einzustellen, daß Hi? Lösung der Vorlegierung im geschnoizenen S'i'hiIt is important to have the melting point of the invention set the alloy used so that Hi? Solution of the master alloy in carved S'i'hi

2 !06 1992! 06 199

bei den obengenannten Temperaturen, mit der richtigen Geschwindigkeit erfolgt. Hierzu dienen die Gehalte an Aluminium und Vanadium.at the above temperatures, with the correct one Speed takes place. The aluminum and vanadium contents are used for this purpose.

Wenn der Aluminiumgehalt bei weniger als 5 ^e/o liegt, ist nur eine geringe Verminderung des Schmelzpunktes der Vorlegierung gegeben. Es ist aber auch nicht notwendig, Aluminium in größeren Mengen als 8 ",'β zu verwenden.If the aluminum content is less than 5 ^e / o, there is only a slight reduction in the melting point of the master alloy. However, it is also not necessary to use aluminum in quantities greater than 8 ", 'β.

Wenn weniger als 3 °/o Vanadium in der erfindungsgemäß verwendeten Titanlegierung vorliegen, ist seine Wirkung nicht ausgeprägt. Es ist aber auch nicht notwendig, mehr als 5 °/o Vanadium zuzusetzen.If less than 3% vanadium in the invention the titanium alloy used are present, its effect is not pronounced. It is also it is not necessary to add more than 5% vanadium.

Nach dem Vorschlag der vorliegenden Erfindung erhält man die sehr bemerkenswerten Erfolge einzig und allein dadurch, daß Titan, welches die Hauptkomponente der anmeldungsgemäß verwendeten Titanlegierung ist, mit bestimmten Mengen von Aluminium und Vanadium zusammengebracht wird, weil man dadurch eine besonders günstige Lösung der Vorlegierung in dem geschmolzenen Stahl in einer Gießpfanne oder einer Gießform erhält. Dieser Erfolg wird noch dadurch erhöht, daß die Titanlegierung in Form von dünnen Platten oder Blöcken zugesetzt wird, die, wie bereits dargelegt wurde, dem Stahl leicht zuzusetzen sind und sich dort leicht lösen. Sie können durch Pressen oder Gießen hergestellt werden.According to the proposal of the present invention, the only very remarkable successes are obtained and solely because titanium, which is the main component of the used according to the application Titanium alloy is because it is brought together with certain amounts of aluminum and vanadium you thereby a particularly favorable solution of the master alloy in the molten steel in one Ladle or casting mold. This success is increased by the fact that the titanium alloy in Form of thin plates or blocks is added, which, as already stated, the steel are easy to clog and come off easily there. They can be made by pressing or casting will.

Zur Erläuterung der Erfindung soll ein nachgebrachtes Beispiel angeführt sein.To explain the invention, a subsequent Example.

Die Tabelle zeigt einen Vergleich zur Ausnutzung und der Häufigkeit des Auftretens einer Elefantenhaut (bei 35 Versuchen) unter Verwendung einer 45prozentigen Ferrotitan-Legierung, Titanschwamm und der anmeldungsgemäß zu verwendenden Legierung. Unter Ausnutzung ist der Prozentsatz des zugegebenen Titans, der im Gußstück wiederzufindea ist, gemeint.The table shows a comparison of the utilization and the frequency of occurrence of an elephant skin (for 35 tests) using a 45 percent ferro-titanium alloy, titanium sponge and the alloy to be used according to the application. Under utilization is the percentage of the added Titans, which can be found in the casting, is meant.

Die zugesetzte Menge beläuft sich auf 0,4 kg (in Form von Tl) je Tonne des geschmolzenen Stahls. Der Zusatz erfolgt in einer Gießform. In der erfindungsgemäß verwendeten Legierung, die für die Tests verwendet wurde, stand ein Material zur Verfügung.The amount added is 0.4 kg (in terms of Tl) per ton of the molten steel. The addition takes place in a casting mold. In the alloy used according to the invention that is used for the tests was used, a material was available.

ίο dessen Schmelzpunkt bei 1530° C lag und dessen spezifische Dichte 4,0 g/cm³ war. Die Testergebnisse zeigen die sehr bemerkenswerte Wirkung der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Legierung.ίο whose melting point was 1530 ° C and whose specific density was 4.0 g / cm ³ . The test results show the very remarkable effect of the alloy used according to the present invention.

1515th
Zusatzadditive Form desShape of
ZusatzesAddition Austhe end
nutzunguse
»'.»'. Häufigkeitfrequency
des Aufof the up
tretens derkick the
ElefantenElephants
hautskin 45°'oiges Ferro-
titan
Ti-Schwamm ...
97°/oiger gepreß-
25 ter Ti-Schwamm
Anmeldungs
gemäß zu ver-
30 wendende Legie
rung 45 ° oiges ferrous
titanium
Ti sponge ...
97% pressed
25th Ti sponge
Registration
according to
30 turning Legie
tion blockförmig
Schwamm
Stange 50 mm
Durchmesser,
40 mm hoch
Stange 30 mm
Durchmesser,
30 mm hochblock-shaped
sponge
Bar 50 mm
Diameter,
40 mm high
Rod 30 mm
Diameter,
30 mm high 33
45
51
7833
45
51
78 5
6
Jl
15
6th
Jl
1

Claims

Patent claims:

1. Use of a titanium alloy consisting of 5 to 8 "/ o aluminum, 2> to 5% of vanadium, there is less than 2 ⁰ Zo carbon, silicon, manganese and iron, balance titanium as in the form of thin plates or blocks of the melt Master alloy to be added to improve the properties of steel.

2. Use of a titanium alloy according to claim 1, with the proviso that the titanium content is 87 to 89 ⁰ O, for the purpose according to claim 1.