DE2403146B2

DE2403146B2 - Verfahren zur feststellung des reinheitsgrades von stahl waehrend des schmelzprozesses oder nach dem abkippen als chargenkontrolle

Info

Publication number: DE2403146B2
Application number: DE19742403146
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Dr. K. Ableidinger & Co, Küsnacht (Schweiz)
Priority date: 1973-02-01
Filing date: 1974-01-23
Publication date: 1976-11-25
Also published as: DE2403146A1; AT321343B; CH564195A5; DE2403146C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Es ist bekannt, daß beim Gießen von Stahl durch den Gehalt desselben an Verunreinigungen, insbesondere an Schwefel und Sauerstoff, Probleme auftreten, da man die Sauerstoffaufnahme von Ofen und Herd beim Frischprozeß, wo leicht Fehler auftreten können, nicht in der Hand hat Die bekannte Methode zur Feststellung des Sauerstoffgehaltes in der Schmelze mit Feststoffelektrolysezellen, mit deren Hilfe man die Aktivität des Sauerstoffs mißt ist ebenfalls nicht frei von Problemen, weil im Bad sowohl bei Lichtbogenofen als auch bei SM-Öfen starke Konzentrationsunterschiede vorliegen. Man erhält daher keine reproduzierbaren Werte, weil diese von der Stelle, an der die Elektroden in die Schmelze getaucht werden, und von der Eintauchtiefe abhängen. Da man somit keine verläßlichen Werte für die Gesamtcharge bekommt, kann man deren Reinheitsgrad auch nicht mit hinreichender Genauigkeit feststellen und demnach auch nicht die zu ergreifenden Maßnahmen mit Aussicht auf den erhofften Erfolg auf diese Werte hin ausrichten.

Aus der GBM-S 7130 297 ist ein Schöpflöffel besonders zur Entnahme von Proben aus einer Stahlschmelz zwecks laufender Analyse bekannt. Die damit gezogene Probe kann nach dem Erkalten aus dem abgenommenen, die P^robenform bildenden oder enthaltenden Endstück leicht zur Untersuchung freigelegt werden. Ein Temperaturfühler im Endstück ermöglicht eine Kohlenstoffbestimmung gleichzeitig mit der Probenahme und ein außen angeordneter Temperaturfühler die Temperaturbestimmung der Schmelze zur Zeit der Probenahme. Bei einer solchen Methode wird einfach die Liquidus-Temperatur aus der Zeit-Temperaturkurve bestimmt Daraus kann man, wenn der Gehalt an Silicium, Chrom und anderen Legierungselementen bekannt ist, nach Tabellen den Kohlenstoffgehalt zurückrechnen. Der Probekörper kann etwa kubisch oder auch mit einem kurzen Ansatz mit kleinerem Durchmesser geformt werden. Für ein Verfahren der eingangs genannten Art läßt sich aber aus dieser Veröffentlichung nichts entnehmen. Vor allem wird auch keine erste Ableitung der Zeit-Temperaturkurve gebildet

Es sind auch aus der DT-OS 16 48 964 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Liquidusphasenänderungstemperatur geschmolzenen Materials bekannt, wobei ein Thermoelement in einem etwa kubischen Testkörper angeordnet ist, der sich in der Vorrichtung durch Erstarren einer damit entnommenen flüssigen Probe der Charge bildet Mit einer solchen Vorrichtung läßt sich die Erstarrungskurve einer in ihr desoxydierten Stahlprobe und besonders der Liquidus-Temperatur aufzeichnen, welche in bekannter Weise mit der Kohlenstoffzusammensetzung des Stahls in Beziehung steht Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht jedoch nicht die Bestimmung des Gehaltes an Sauerstoff, Schwefel und gelösten Verunreinigungen von Stahl während des Erstarrens der Probe; vielmehr sind dazu gegebenenfalls verschiedene Untersuchungen an der erstarrten Probe erforderlich.

Es ist ferner bekannt, daß die löslichen Verunreinigungen und Legierungselemente den Erstarrungsablauf von Stahl beeinflussen und eine Konzentrationsanreicherung derselben vor der Erstarrungsfront eine Kristallisationsverzögerung oder sogar kurzzeitigen Stillstand der Dendritenbildung zur Folge hat Derartige Untersuchungen sind aber aufwendig und zeitraubend, also nicht für betriebliche Anwendung während des Schmelzprozesses geeignet.

Gegenstand der nicht vorveröffentlichten DT-OS 22 34 846 ist allgemein ein Verfahren zur Durchführung thermischer Analysen, insbesondere metallischer Proben, wobei die Temperatur der Probe durch die elektrische Spannung eines Thermoelementes nachgebildet wird und das dem Temperaturverlauf der Probe entsprechende Spannungssignal elektronisch differenziert und das differenzierte Spannungssignal ausgewertet wird.

Dadurch soll ein Verfahren mit hoher Meßgenauigkeit geschaffen werden, das den Beginn und das Ende einer Umwandlung genau festzustellen erlaubt und somit für die Verfolgung von Umwandlungen im festen Zustand und von thermischen Analysen mit hoher Abkühlgeschwindigkeit geeignet ist. Besonders soll das differenzierte Signal gleichzeitig mit dem unveränderten Signal von einem Koordinatenschreiber ausgewertet werden, wobei also der Verlauf der Abkühlungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur aufgezeichnet und ausgewertet wird. Als Beispiel sind die Abkühlungs- und Erwärmungskurven einer Martensitumwandlung angegeben.

Es ist nun zwar möglich, aus den Reaktionswärmen der Gefügeumwandlungen Aussagen über die Vergütbarkeit von Stählen zu machen. Die DT-OS 22 34 846 stellt und löst aber nicht die Aufgabe und gibt auch keinen Hinweis darauf, wie der Gehalt an löslichen Verunreinigungen und Legierungselementen im flüssigen Stahl in einem für betriebliche Anwendung geeigneten Verfahren ermittelt werden könnte. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, nämlich den Reinheitsgrad von Stahl, besonders hinsichtlich seines Sauerstoff- und Schwefelgehaltes, während des Schmelzprozesses oder nach dem Abkippen als Chargenkontrolle zu ermitteln, wird durch keines der bekannten bzw. früher vorgeschlagenen Verfahren gelöst

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird daher ein Verfahren mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen vorgeschlagen.

Der durch die Erfindung erreichte Vorteil besteht darin, daß der zeitliche Verlauf des Dendritenwachstums in erstarrendem Stahl durch Aufnahme einer nach der Zeit differenzierten Erstarrungskurve eines Test-

köroers genau und schnell genug erfaßbar ist, um daraus eines im thermischen Mittel angeordneten Thermoele-

noch während des Schmelzprozesses Rückschlüsse auf mentes, die nach der Zeit differenzierte Abküluungskur-

die Reinheit des Stahls zu ziehen und etwa erforderliche ve auf. Die differenzierte Kurve zeigt, daö aas

Korrekturmaßnahmen vorzunehmen. Dendritenwachstum nach einiger Zeit zum Stillstand Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist 5 kommt, was sich durch eine Unstetigkeit im Kurvenver

im Unteranspruch gekennzeichnet lauf zu erkennen gibt Dann beginnen sie wieder zu

Unter einem kubischen Testkörper wird hier nicht nur wachsen, bis zur vollständigen Erstarrung der bcnmeize.

ein Würfel verstanden, sondern alle Körper, die in ihren Durch Zerschneiden des Testkörpers und Vergleich mit

drei Raumdimensionen gleich oder etwa gleich lang der differenzierten Kurve wurde festgestellt, daß das

sind, kommen als Testkörper in Betracht, also auch 10 Volumen der Dendriten bis zur Unterbrechung des

foieeln oder Zylinder, deren Durchmesser gleich ihrer Wachstums dem Volumen der stengehgen Dendriten

Höhe ist Die Testkörpergußform kann mit einer entspricht, während die Menge der Dendriten nach der Schicht inerten Materials umgeben werden, wodurch Unterbrechung der Menge des globular erstarrten

man mit einer geringeren Stahlmenge auskommt und Stahls entspricht Der Zeitpunkt der Un«rbrKhung des

die Abkühlungsgeschwindigkeit sinkt Aach zur Priuvng 15 Dendritenwachstums in der Schmelze hangt nun mit aer

von Chargen für große Gußkörper wird man diese Menge der darin gelösten Verunreinigungen insofern

Methode wählen, iofern man es nicht vorzieht, mit zusammen, als bei mehr gelösten Venmrempngndie

retativ großen Testkörpern zu arbeiten, in denen die Unterbrechung zeitlich früher erfolgt Entsprechend

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- die Charge im SM-Ofen länger ins Gleichgewicht rens gießt man daher eine Stahlprobe von etwa 1 bis kochen lassen. 2 Liter in eine etwa kubische Form, und nimmt mittels

Claims

Patentanrprüche:

*" 1. Verfahren zur Feststellung des Reinheitsgrades von Stahl während des Schmelzprozesses oder nach dem Abkippen als Chargenkontrolle, wobei ein etwa -kubischer Testkörper gegossen wird, in dem zur Aufnahme einer Erstarrungskurve ein Thermoelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines etwa im thermischen Mittel des Testkörpers angeordneten Thermoelements eine nach der Zeit differenzierte Erstarrungskurve des Testkörpers aufgenommen wird, welche die durch die gelösten Verunreinigungen bedingte Unstetigkeit im Dendritenwachstum in ihrem zeitlichen Verlauf anzeigt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Testkörpergußform mit einer Schicht inerten Materials umgeben wird.

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