DE2126335A1 - Process with special deoxidation for the production of easily machinable carbon steels - Google Patents
Process with special deoxidation for the production of easily machinable carbon steelsInfo
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VERFAHREN MIT BESONDERER DESOXYDATION ZUR HERSTELLUNG VON OU!? ZERSFAHBAREN KARB0N3TÄHLENPROCESS WITH SPECIAL DESOXIDATION FOR MANUFACTURING FROM OU !? EXTENSIBLE CARBON STEELS
Die Erfindung betrifft ©in Verfahren nur Herstellung von gut zerspanbaren Karbonstählen, bei dem »ur Verbesserung der Eigenschaften des Zerspanens eine besondere Desoxydation verwendet wird.The invention relates only to the production of easily machinable carbon steels in which a special deoxidation is used to improve the machining properties.
In der eeitgemässen industriellen Produktion hat die sseitliohe Abstimmung der Produkt ions vor gange eine aus·. sohlaggebende Bedeutung. In den Betrieben der spanabheben-» den Bearbeitung wird awecks Einhaltung der aulässigen Grenzen der technologischen Daten nioht nur der guten sondernHas in appropriate industrial production the lateral coordination of the production processes an out ·. sole importance. In the operations of the chip removal » The processing is awecks compliance with the external limits of the technological data, not just the good ones, but rather
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auch der gleichmässigen Zerspanbarkeit immer grussare Bedeutung zugemessen. Dieser Forderung konnten durch lange Zeit nur die sogenannten Automatenstähle gleichkommen. In dem letzten Jahrzehnte waren aber auch solche Bestrebungen festzustellen, nach denen diese Forderung auch für andere Stahlqualitäten erstreckt werden sollte·the even machinability is always greeted with great importance measured. For a long time only so-called free-cutting steels could meet this requirement. In In the last decade, however, there have also been such efforts to make this demand for others as well Steel grades should be extended
Gemäss den in der Fachliteratur in der letzten Zeit bekanntgegebenen Untersuchungen kann im Laufe der Bearbeitung von Karbonstählen auf der Oberfläche der Hartmetall-Zerspanungswerkzeuge aus den in dem durch Zerspanung bearbeiteten Stahl immer vorhandenen Desoxydationsprodukten eine solche nichtmetallische Auflagerung entstehen, die die Lebensdauer des Werkzeuges bedeutend erhöht· Biese nichtmetallische Auflagerung stimmt aber nicht mit der sogenannten Kantenhaube (Aufbauschneide) tiberein, die bei niedrigen Schnittgeschwindigkeiten entsteht, aus Metallphasen besteht und in der Technologie des Zerspanens seit langem bekannt ist·According to those in the specialist literature in the last Time announced examinations may occur in the course of the machining of carbon steels on the surface of the carbide cutting tools from the deoxidation products that are always present in the steel being machined such a non-metallic deposit occurs, which significantly increases the service life of the tool · piping However, non-metallic overlay does not correspond to the so-called edge hood (built-up edge) that is associated with low cutting speeds, consists of metal phases and has been in the technology of machining since has long been known
Bs wurde gezeigt, dass zur Gewährleistung dieser obenerwähnten nichtmetallischen Auflagerung der serspanende Karbonstahl unter Beimischung eines komplexen - aus mehreren Komponenten bestehenden - Legierungsmaterial eu desoxidieren ist, das folgende Zusammensetzung aufweist« 75 - 90 ?* Si, 4 - 10 % Ca und max. 2 S* Al. Im Laufe der Untersuchungen hat sich herausgestellt, dasa der Karbonstahl bei Verwendung des Desoxydationsmittels mit der erwähnten Zusammensetzung mit Hinsicht auf die Standzeit des Werkzeuges dann als gut zerspanbar angesehen werden kann, wenn der Sauerstoffgehalt mindestens 0,005# und der Al20,-Anteil in den Oxydeinschlüssen nicht grosser als 35 2* ist.It has been shown that to ensure this non-metallic deposit mentioned above, the machining carbon steel is to be deoxidized with the addition of a complex alloy material consisting of several components, which has the following composition «75 - 90? * Si, 4 - 10 % Ca and max. 2 S * Al. In the course of the investigations it has been found that the carbon steel when using the deoxidizing agent with the above-mentioned composition can be regarded as having good machinability with regard to the service life of the tool if the oxygen content is at least 0.005 # and the Al 2 0, proportion in the Oxide inclusions is not larger than 35 2 *.
Die Dicke der an dem Hartmetall-Zerspanungswerkzeug mit SiC-Gehalt entstehenden nichtmetallischen verschleissmindernden Auflagerung ändert sich in Abhängigkeit der auf der Oberfläche des Werkzeuges auftretendenThe thickness of the non-metallic material produced on the hard metal cutting tool with SiC content The wear-reducing support changes as a function those occurring on the surface of the tool
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Temperatur und des Druckes. Wird eine gegebene Stahlqualität auf solche/ Weise zerspant, dass von den technologischen Parametern nur die Schnittgeschwindigkeit erhöht wird, dann verringert sich die Viskosität der Nichtmetallschicht auf Einwirkung der zusammen mit der Schnittgeschwindigkeit steigenden Temperatur, wodurch diese Schicht unter dem Span verdrängt wird. Durch diesen Umstand wird ein gewisses Intervall bestimmt, innerhalb dessen die beste Dauerhaftigkeit der Werkzeugkante erreicht werden kann. Ist die Festigkeit des bearbeiteten Stahles grosser, dann wird auch der an dem Werkzeug auftretende! Druck grosser sein und die untere und obere Grenze des vorher erwähnten günstigen Intervalls der Schnittgeschwindigkeit verschieben sich zu den niedrigen Geschwindigkeiten· Bei dieser Verschiebung verschiebt sich die obere Geschwindigkeitsgrenze im grusseren Masse, wodurch das optimale Intervall (Bereich) der Schnittgeschwindigkeit auch noch eingeengt wird.Temperature and pressure. Is a given steel quality machined in such a way that it depends on the technological Parameters only the cutting speed is increased, then the viscosity of the non-metal layer is reduced on the action of the temperature, which rises together with the cutting speed, causing this layer under the chip is displaced. This fact determines a certain interval within which the best durability the tool edge can be reached. If the strength of the processed steel is greater, then it will the one occurring on the tool! Pressure to be bigger and the lower and upper limits of the aforementioned favorable interval of the cutting speed shift to low speeds · At this shift shifts the upper speed limit to a greater extent, creating the optimal interval (range) of the Cutting speed is also restricted.
Zweck der Erfindung ist die Ausarbeitung einer Dea-Oxydationstechnologie für Karbonstähle, die auch bei den vorher erwähnten Stählen eine bessere Zerspanbarkeit gewährleistet. The purpose of the invention is to develop a dea-oxidation technology for carbon steels, which also ensures better machinability of the steels mentioned above.
Die Zerspanbarkeit der mit den erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Stähle wird im Gegensatz zu den bisher bekannten besser sein, da das Verhältnis der Desoxydationsmittel in Abhängigkeit des C-Gehaltes unterschiedlich vorgeschrieben wird. Auf solche/ Weise entsteht an dem Werkzeug bei der Zerspanung von Karbonstählen mit maximal 0,65 jC C-Gehalt in einem breiten Intervall der Schnittgeschwindigkeit eine sehr wirksame verschleissmindernde nichtmetallische Auflagerung, die die Lebensdauer des Werkzeuges vervielfacht. Die bei den mit dem bisher bekannten Verfahren hergestellten Karbonstählen inaer erscheinende Einengung des optimalen Bereichs der Schnittgeschwindigkeit tritt bei der Zerspanung des mit des erfindungsgeeässen Verfahren hergestellten KarbonstahlesThe machinability of the inventive Process produced steels will be better in contrast to the previously known, because the ratio of the Deoxidizer varies depending on the C content is prescribed. In this way, it is also created on the tool when machining carbon steels a maximum of 0.65 jC C content in a wide range of Cutting speed a very effective wear-reducing non-metallic layer that extends the service life of the tool multiplied. The carbon steels produced with the previously known process A narrowing of the optimal range of the cutting speed occurs when machining the with carbon steel produced by the process according to the invention
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nicht auf.not on.
Der Grundgedanke der Erfindung ist, dass die durch die Standzeit des Hartmetallwerkzeuges bestimmte Zerspanbarkeit in einem breiten Bereich der Schnittgeschwindigkeit auf einem gleichmässigen, sehr guten Niveau gehalten werden kann, wenn im Laufe der Desoxydation als Desoxydationszusatz CaSiAl- und OaMnSiAl-Perrοlegierungen kombiniert auf solche* Weise angewendet werden, dass der Anteil der beiden Desoxydationsmittel in dem angewendeten Desoxydationsgemisch von dem C-Gehalt des Stahles bestimmt wird.The basic idea of the invention is that the machinability determined by the service life of the hard metal tool Maintained at a uniform, very good level in a wide range of cutting speed can be used if in the course of deoxidation as a deoxidation additive CaSiAl and OaMnSiAl Perrο alloys combined be applied in such a way that the proportion of the two deoxidizing agents in the deoxidizing mixture used is determined by the carbon content of the steel.
Erfindungsgemäss soll in der anzuwendenden CaSiAl- -Ferrolegierung das Ca:Si Gewichtsprozent-Verhältnis zwi-" sehen 1:5 und 1:10, das AIiSi Gewichtsprozent-Verhältnis unter 1:35 liegen.According to the invention, in the CaSiAl- ferro alloy to be used, the Ca: Si weight percent ratio between " see 1: 5 and 1:10, the AIiSi weight percent ratio are below 1:35.
Erfindungsgemäss soll in der anzuwendenden CaMnSiAl -Ferrolegierung das Ca:Si Gewichtsprozent-Verhältnis zwischen 1:20 und 1:10, der Mn-Gehalt zwischen 10- und 20-Gewichtsprozent und der Al-Gehalt unter maximal 1,5-Gewichtsprozent liegen·According to the invention, in the CaMnSiAl ferro alloy to be used, the Ca: Si weight percent ratio should be between 1:20 and 1:10, the Mn content between 10 and 20 percent by weight and the Al content below a maximum of 1.5 percent by weight lie·
Die obengenannten zwei Desoxydationsmittel sind bei Karbonstählen mit maximal 0,65-Gewichtsprozent C-Gehalt, die gewöhnlich 0,17 - 0,65-Gewichtsprozent Si- Gehalt-, aufweisen , im Sinne der Erfindung nach der folgenden Formel zu dosieren:The above two deoxidizers are for carbon steels with a maximum of 0.65 percent by weight C content, which usually have 0.17-0.65 percent by weight Si content, within the meaning of the invention according to the following Dosing formula:
X3^(C * - 0,15) . 8 kg CaSiAl + x2.(O,65-C f>) . 8 kg CaMnSiAlX 3 ^ (C * - 0.15). 8 kg CaSiAl + x 2. (0.65-C f>) . 8 kg CaMnSiAl
In der obigen Formel nehmen die Faktoren x-^ und X2 die folgende Werte an: 70/Si ^ + 0,1, wobei Si i» immer den Si-Gehalt der CaSiAl- bzw. CaMnSiAl-Legierung bedeutet, im Gewichtsprozent ausgedrückt.In the above formula, the factors x- ^ and X 2 assume the following values: 70 / Si ^ + 0.1, where Si i » always means the Si content of the CaSiAl or CaMnSiAl alloy, expressed in percent by weight.
Ale Ergebnis der CaSiAl- bzw. CaMnSiAl-Desoxydationsmitteldosierung in dem erfindunpsgemässen Verhältnis entstehen Einschlösse, die bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken bildsam (plastisch)) werden· DurchAll result of the CaSiAl or CaMnSiAl deoxidizer dosing In the ratio according to the invention, inclusions arise at different temperatures and pressing plastically (plastically) become · through
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die bei Einhaltung der obigen Verhältnisse der zwei Desoxydationsmaterialien vorgenommene Dosierung wird es gewährleistet, dass die Warmfestigkeit der in dem Stahl zurückbleibenden Desoxydationsprodukte mit der Festigkeit des Karbonstahles annähernd proportional wird. Somit kann im Laufe des Zerspanens die werkzeughütende nichtmetallische Auflagerung bei den in der Praxis üblichen Karbonstählen unabhängig von dem C-Gehalt in einem breiten Intervall der Schnittgeschwindigkeit entstehen.when the above proportions of the two deoxidizing materials are adhered to Dosing made ensures that the heat resistance of the remaining in the steel Deoxidation products are approximately proportional to the strength of the carbon steel. Thus can In the course of machining, the tool-protecting, non-metallic layer on the carbon steels commonly used in practice arise in a wide range of cutting speeds regardless of the C content.
Zur Gewährleistung der gleichmässigen Verteilung der Desoxydationsmaterialien bzw. Desoxydationsprodukte mit bestimmter Zusammensetzung und Verhältnis zueinander wird erfindungsgemäss zweckmässigerweise so verfahren, dass die eine Hälfte der ausgeglühten Legierungsmaterialien von mittlerer Stückgrösse vor dem Abstechen des Stahles in die Abstichpfanne und die andere Hälfte während des Abstechens bei 1/3 Pfannenfüllung in den Stahlstrahl dosiert wird. Zuerst ist dabei immer die GaMnSiAl-Legierung beizumischen. Ist also beispielsweise das Gewicht dieses Materials grosser als die Hälfte des Gesamtgewichtes des von dem C-Gehalt abhängenden Desoxydationszusatzes, dann wird das Ca-MnSiAl mit einem der Hälfte der Gesamtmenge entsprechenden Gewicht in die Pfanne und das übrigbleibende zwecks Dosierung zu dem Stahlstrahl in die Begichtungsvorrich-■fcung (Beschicker) gegeben, worauf dann die CaSiAl-Legierung zu legen ist.To ensure the even distribution of the deoxidation materials or deoxidation products With a certain composition and ratio to one another, the procedure according to the invention is expediently such that half of the annealed alloy materials of medium piece size prior to parting the steel into the The tapping pan and the other half is dosed into the steel jet during the parting when the pan is 1/3 full. The GaMnSiAl alloy must always be added first. For example, if the weight of this material is greater than half of the total weight of the C content depending on the addition of deoxidation, then the Ca-MnSiAl is equal to half of the total amount Weight in the pan and the rest for the purpose of dosing with the steel jet in the pouring device (Feeder), whereupon the CaSiAl alloy is to be laid.
Die praktische Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens wird an zwei Ausführungsbeispielen gezeigt:The practical application of the method according to the invention is shown in two exemplary embodiments:
Bei Stahlherstellung in einem 100 t Siemens-Martin-Ofen ist die Desoxydation des gut zerspanbaren C 25 Karbonstahles vorzunehmen. Zu dem Abstich steht eine Pfanne zur Verfügung.For steel production in a 100 t Siemens-Martin furnace The easily machinable C 25 carbon steel must be deoxidized. There is one for the tapping Pan available.
Die zur Desoxydation verwendeten Ferrolegie-The ferro-alloy used for deoxidation
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rungen haben folgende Zusammensetzung:Stanchions have the following composition:
OaSiAl; 10 Gewichtsprozent Oa, 70 Gewichtsprozent Si, 1,5 Gewichtspr jent Al, der Rest Fe. OaSiAl ; 10 percent by weight Oa, 70 percent by weight Si, 1.5 percent by weight Al, the remainder Fe.
GaMnSiAl; 5 Gewichtsprozent Ca, 16 Gewichtsprozent Mn, 60 Gewichtsprozent Si, 0,8 Gewichtsprozent Al, der Rest Fe. GaMnSiAl; 5 percent by weight Ca, 16 percent by weight Mn, 60 percent by weight Si, 0.8 percent by weight Al, the remainder Fe.
Die beiden legierungen entsprechen den Vorschriften der Erfindung, da das Verhältnis ihrer Komponente zwischen den gemäss der Erfindung angegebenen Grenzen liegt: bei dem CaSiAl The two alloys comply with the provisions of the invention, since the ratio of their components lies between the limits specified according to the invention: for CaSiAl
CaiSi = 10:70 = 1:?J Al:Si = 1,5:75 = 1:5 bei dem CaMhSiAl CaiSi = 10:70 = 1:? J Al: Si = 1.5: 75 = 1: 5 for the CaMhSiAl
Ca:Si « 5:60 « Isl2? 10 1» < Mn a 16 <f> < 20· i> Ca: Si «5:60« Isl2? 10 1 »< Mn a 16 <f> <20 · i>
Die Faktoren x-, bzw. X2 der zur Bestimmung der Verhältnisses der gennanten zwei Ferrolegierungen dienenden erfindungsgemässen Formel nehmen in dem Beispiel folgende Werte auf:The factors x- or X 2 of the formula according to the invention used to determine the ratio of the two ferroalloys mentioned take the following values in the example:
Für die spezifische Menge der zu dosierenden Des Oxydationslegierungen ergeben sich folgende Werte mit dem " mittleren 0,25 1· C-Gehalt des Stahles gerechnet:The following values result for the specific amount of the oxidation alloys to be dosed with the "mean 0.25 1 · C content of the steel:
CaSiAl =* 1,00 . (0.25 - 0,15) . 8 ^| = 0,8 CaMnSiAl = 1,17 . (0,65 - 0,25) . 8 ^f = 3,7CaSiAl = * 1.00. (0.25-0.15). 8 ^ | = 0.8 CaMnSiAl = 1.17. (0.65-0.25). 8 ^ f = 3.7
Die Menge der Desoxydationslegierungen auf die volle, al so auf die 100 Tonnen Charge bezogen:The amount of deoxidation alloys based on the full, i.e. 100 tons, batch:
-6-109850/1270 -6-109850 / 1270
OaSiAl 80 kgOaSiAl 80 kg
Gesamt 450 kgTotal 450 kg
Bas Glühen der zu dosierenden Desoxydationslegierungen ist in den letzten acht Stunden vor der Herstellung zu beenden und diese sind so zu zerkleinern, dass der Anteil der unter 10 mm liegenden Stücke lOjt nicht überschreiten darf, wogegen Stücke über 120 mm gar nicht vorkommen dürfen.The annealing of the deoxidizing alloys to be dosed must be finished in the last eight hours before production and these must be comminuted in such a way that that the proportion of pieces below 10 mm is not ok may exceed, whereas pieces over 120 mm not at all may occur.
Aus dem CaMnSiAl ist vor dem Abstechen 450:2 a * 225 kg in die Pfanne zu geben, wogegen 370 - 225 « kg in die Begichtungsvorrichtung zu bereiten ist. Bas 80 kg CaSiAl 1st dann daraufzulegen. Bas Material ist aus der Begichtungsvorrichtung während des Abstechens bei 1/3 Pfannenfüllung zu begichten.From the CaMnSiAl, 450: 2 a * 225 kg is to be added to the pan before parting, whereas 370 - 225 « kg is to be prepared in the metering device. Bas 80 kg CaSiAl is then to be placed on top. The material is to be poured from the pouring device during the parting when the pan is 1/3 full.
Desoxydation des C 45 Karbonstahles bei der in dem Beispiel 1 angegebenen Stahlherstellung, unter Heranziehung der Ferrolegierungen mit einer Zusammensetzung nach Beispiel 1·, wobei also auch die Faktoren der das Begichtungsverhältnis bestimmenden Formel gleiche Werte wie im Beispiel 1 'annehmen: X1 = 1,00 und X2 = 1,17.Deoxidation of the C 45 carbon steel in the steel production specified in Example 1, using the ferro alloys with a composition according to Example 1, whereby the factors of the formula determining the charging ratio also assume the same values as in Example 1 ': X 1 = 1, 00 and X 2 = 1.17.
BdLe spezifischen Mengen der Desoxydationslegierungen nehsen Bit dem mittleren 0,455t C-Gehalt des Stahles gerechnet erfindungsgemäss folgende Werte auf:BdLe specific amounts of deoxidation alloys take into account the average 0.455t C content of the steel calculated according to the invention on the following values:
CaSiAl - 1,00 ♦ (0,45 - 0,15) . ff ^f « 2,4 CaNnSiAl « 1,17 . (0,65 - 0,45).8 ^ ■ 1,9CaSiAl - 1.00 ♦ (0.45-0.15). ff ^ f «2.4 CaNnSiAl« 1.17. (0.65 - 0.45) .8 ^ ■ 1.9
BIe Menge der Desoxydationslegierungen auf die volle, also auf die 100 Tonnen Charge bezogen:The amount of deoxidation alloys based on the full, i.e. 100 tons, batch:
-7-109850/1270-7-109850 / 1270
CaSiAl 240 kgCaSiAl 240 kg
Gesamt: 430 kgTotal: 430 kg
Bei dem Glühen und der Zerkleinerung der Desoxydationslegierungen ist identisch zu dem Beispiel 1 zu verfahren. The procedure for annealing and comminuting the deoxidizing alloys is identical to that in Example 1.
Vor dem Abstechen ist die Hälfte der ganzen Menge der zwei Desoxydationsmaterialien, also 43Os2 = 215 kg in der Pfanne zu bereiten. Davon sind 190 kg CaMnSiAl, der Rest von 25 kg ist CaSiAl. Die anderen 215 kg CaSiAl sind in die Begichtungsvorrichtung zu geben, aus der sie während des Abstechens bei 1/3 Pfannenfüllung zu begichten sind.Before parting, half of the total amount of the two deoxidizing materials, i.e. 43Os2 = 215 kg, is in in the pan. 190 kg of this are CaMnSiAl, the remainder of 25 kg is CaSiAl. The other 215 kg of CaSiAl are in the To give coating device out of it during parting to be paid for when the pan is 1/3 full.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können also auf gut kontrollierbarer Weise Stähle mit maximal 0,65 C-Gehalt hergestellt werden, deren Zerspanbarkeit an der Lebensdauer des Arbeitsstahles gemessen in einem breiten Bereich der Schnittgeschwindigkeit bedeutend besser ist, als die der gegenwärtig bekannten Stähle. Die Lebensdauer des ArbeiteStahles aus diesen Stählen liegt mehrfach höher, als die der gegenwärtig bekannten.With the aid of the method according to the invention, steels with a maximum of 0.65 C content, their machinability Measured against the service life of the working steel, it is significantly better in a wide range of cutting speeds than that of the currently known steels. The service life of the working steel from these steels is several times higher than those currently known.
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| Stahl u. Eisen, 1969, S. 1045-1052 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2296014A1 (en) * | 1974-12-27 | 1976-07-23 | Centro Speriment Metallurg | Steel with improved machineability and fatigue strength - obtd. by ladle deoxidn. producing amorphous inclusions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SU405209A3 (en) | 1973-10-22 |
| DE2126335C3 (en) | 1984-08-16 |
| AT327265B (en) | 1976-01-26 |
| DE2126335B2 (en) | 1979-02-08 |
| ATA428971A (en) | 1975-04-15 |
| JPS5431966B1 (en) | 1979-10-11 |
| US3767380A (en) | 1973-10-23 |
| CS189101B1 (en) | 1979-04-30 |
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