DE2523095B2

DE2523095B2 - Eisenlegierung und Verfahren zum Desoxidieren und gleichzeitigen Einstellen der Zusammensetzung von Stahl

Info

Publication number: DE2523095B2
Application number: DE19752523095
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Nagahata; Hajime Sakia Osaka Nashiwa; Susumu Tsuzita
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1975-05-24
Publication date: 1978-10-12
Also published as: FR2272186B1; JPS50150619A; DE2523095A1; FR2272186A1; JPS5752418B2; FR2382507B1; CA1032770A; ES437892A1; FR2382507A1; DE2523095C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Eisenlegierung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 2 bis 4.

Als Desoxidans sowie zur Steuerung der Korngröße bei der Herstellung von Stählen, insbesondere von beruhigtem Stahl, wird Aluminium bereits seit langem im Heißmetallverfahren verwendet. Beim herkömmlichen Verfahren wird dem geschmolzenen Stahl Aluminium in der Form zugesetzt, daß kleine, feste Aluminiumpartikel in die Stahlschmelze eingeworfen oder eingeschleudert werden. Diese Technik hat aber den Nachteil, daß die Aluminiumpartikel wegen des geringen spezifischen Gewichtes des Aluminiums im Verhältnis zum geschmolzenen Stahl und wegen der Tendenz des Aluminiums, mit dem geschmolzenen Stahl zu reagieren, nicht hinreichend tief in die Stahlschmelze eindringen können. Hierdurch bleibt der erzielte Aluminiumzusatz nicht nur gering, sondern darüber hinaus weist der erzielte Aluminiumgehalt auch noch eine weite und unvorhersehbare Variationsbreite auf. Unter dem Ausdruck »Ausmaß des Aluminiumzusatzes«, wie er hier und im folgenden verwendet wird, ist dabei das Verhältnis der im Stahl vorhandenen Aluminiummenge zu derjenigen, die dem geschmolzenen Stahl zugesetzt worden ist, zu verstehen. Zum Verbessern und zur Stabilisierung des so definierten Ausmaßes des Aluminiumzusatzes ist bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem das Aluminium in den geschmolzenen Stahl in der Weise eingeführt wird, daß es in Form von Projektilen mit hoher Geschwindigkeit in die Stahlschmelze eingeschossen wird. Wegen der begrenzten Leistungsfähigkeit der hierzu erforderlichen Schußeinrichtung ist es aber schwierig, mittels dieses bekannten Verfahrens eine

ίο große Aluminiummenge rasch zuzusetzen.

Durch die FR-PS 3 41 639 ist bereits eine Legierung bekanntgeworden, die 40 bis 70% Mangan, 20 bis 40% Silizium und 5 bis 20% Aluminium enthält und zum Desoxidieren von Stählen dient, jedoch ist dabei das Problem, geschmolzenem Stahl in großem Ausmaß Aluminium zusetzen zu können, nicht angesprochen. Es handelt sich vielmehr darum, durch den Zusatz dieser Legierung zur Stahlschmelze Desoxidationsprodukte zu bilden, die sich von der behandelten Schmelze trennen und zur Oberfläche aufschwimmen. Eine durch die DT-PS 86 607 vorbekannte Legierung dient ebenfalls der Desoxidation von Metallschmelzen, wobei eine Legierung von Aluminium, Mangan und Silizium dazu verwendet wird, eine leichtflüssige, aufschwimmende Schlacke zu bilden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Eisenlegierung und ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die einen höheren Aluminiumzusatz zum geschmolzenen Stahl gestatten.

jo Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen der Patentansprüche 1 bis 4 genannten Merkmale gelöst.

Abgesehen davon, daß der Aluminiumgehalt der erfindungsgemäßen Eisenlegierung im Bereich der

j5 unteren Grenze des bei der Legierung nach der FR-PS 3 41 639 beanspruchten Bereiches liegt, unterscheidet sich die erfindungsgemäße Eisenlegierung von der Legierung nach der FR-PS 3 41639 insbesondere dadurch, daß statt der dort vorgesehenen 20 bis 40% Silizium nur 13 bis 16 Gew.-% Silizium vorhanden sein sollen. Anders als bei den Legierungen nach der FR-PS 3 41 639 und nach der DT-PS 86 607 wird durch die Erfindung nicht lediglich die Möglichkeit angegeben, geschmolzenen Stahl zu desoxidieren, sondern gleichzeitig wird die Stahlzusammensetzung durch die erfindungsgemäße Eisenlegierung durch hohen Aluminiumzusatz auf charakteristische und neue Weise eingestellt.
Die Eisenlegierung nach der Erfindung ähnelt der weithin zum Desoxidieren von beruhigtem Stahl verwendeten Si-Mn-Ferrolegierung. Zusätzlich enthält die Legierung nach der Erfindung in der beanspruchten Weise 4 bis 6% Aluminium und wird zweckmäßigerweise in Form kleiner, fester Partikel verwendet. Wenn die erfindungsgemäße Eisenlegierung dem geschmolzenen Stahl durch Einwerfen von Hand oder auf andere Weise zugesetzt wird, so dringen die aus der Eisenlegierung bestehenden Partikel hinreichend tief in die Stahlschmelze ein, wodurch sich ein befriedigendes Ausmaß des Aluminiumzusatzes ergibt. Der erzielte Aluminiumzusatz kann beispielsweise etwa 30% höher sein als derjenige, der erzielt würde, wenn statt der erfindungsgemäßen Eisenlegierung kleine Partikel aus unlegiertem Aluminium zugesetzt würden. Die Eisenlegierung nach

b5 der Erfindung kann dem geschmolzenen Stahl in Kombination mit Projektilen aus unlegiertem Aluminium zugesetzt werden, die mittels der konventionellen Hochgeschwindigkeits-Einschießmethode eingebracht

werden, wodurch das Ausmaß des Aluminiumzusatzes noch weiter gesteigert werden kann.

Die Eisenlegierung nach der Erfindung kann dem geschmolzenen Stahl zugesetzt werden, während dieser vom Konverter zur Gießpfanne transportiert wird, oder aber auch während der DH-Vakuumentgasung oder beim Argon-Aufschlämmprozeß. Die Eisenlegierung nach der Erfindung wird vorzugsweise in Form kleiner, fester Partikel mit einer Körnung von 5 bis 80, vorzugsweise von 20 bis 80 mm verwendet. Die Partikel können der Stahlschmelze über die Rutsche vom Speisetrichter aus zugeführt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele beschrieben sind.

Beispiel 1
(nachgebracht)

Eine Eisenlegierung nach der Erfindung, mit einer Zusammensetzung von 15% Si, 62% Mn, 6% Al, Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, wurde geschmolzenem, beruhigtem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt während der Übertragung aus einem Konverter zur Gießpfanne mit einer Kapazität von 1601 zugesetzt Der Zusatz erfolgte in einem Verhältnis von 20 kg Eisenlegierung/t Stahl (1,2 kg Reinaluminium/t Stahl).

Als Resultat ergab sich, daß die Ausbeute des Aluminiumzusatzes 25% betrug und das Stahlprodukt einen Gehalt an löslichem Aluminium von 0,030 Gew.-% hatte.

In derselben Weise wurden Stäbe aus unlegiertem Aluminium dem geschmolzenen, beruhigten Stahl im konventionellen Verfahren in einem Verhältnis von 1,6 kg Stäben/t Stahl zugesetzt. Dabei ergab sich, daß die Ausbeute an Aluminiumzusatz 17% betrug, während das Stahlerzeugnis einen Gehalt an löslichem Aluminium von 0,027% hatte.

Beispiel 2
(nachgebracht)

Eine Eisenlegierung nach der Erfindung, mit einer Zusammensetzung von 15% Si, 63% Mn, 4% Al, Rest Eisen sowie unvermeidbaren Verunreinigungen, wurde geschmolzenem, beruhigtem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt beim Transport aus einem Konverter zur Gießpfanne mit einer Kapazität von 160 t zugesetzt. Der Zusatz erfolgte in einem Verhältnis von 21 kg Eisenlegierung/t Stahl (0,84 kg Netto- oder Reinaluminium/t Stahl). Es ergab sich eine Ausbeute an Aluminiumzusatz von 40%, während der Gehalt des Stahlerzeugnisses an löslichem Aluminium 0,034% betrug.

In derselben Weise wurden Stäbe aus unlegiertem Aluminium dem geschmolzenen, beruhigten Stahl nach den üblichen Verfahren in einem Verhältnis von 0,6 kg Stäben/t Stahl zugesetzt. Hier zeigte sich eine Ausbeute des Aluminiumzusatzes von 29%. Der Gehalt des Stahlerzeugnüses an löslichem Aluminium betrug 0,018%.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt:

	Probe	Zugesetzte	Netto-Al-	Zusammensetzung	Si	(%)	lösl. Al	Ausbeute	Zusammen
		Menge	Zusatz					des Al-	setzung beim
				C		Mn		Zusatzes	Ende des
									Konverter
					0,40		0,030		prozesses
		(kg/t)	(kg/t)		0,30		0,034		C Mn
Nach der	A	20	1,20	0,16	0,39	1,38	0,027	25	0,06 0,14
Erfindung	B	21	0,84	0,36	0,30	1,61	0,018	40	0,29 0,29
Herkömmliches	C	1,6	1,60	0,16	1,36	17	0,05 0,12
Verfahren	D	0,6	0,60	0,36	1,73	29	0,25 0,30

Aus der Tabelle zeigt sich klar, daß dann, wenn das Aluminium dem geschmolzenen Stahl in Form der erfindungsgemäßen Eisenlegierung zugesetzt wurde, die Ausbeute des Aluminiumzusatzes wesentlich besser ist als beim konventionellen Verfahren, bei dem unlegierte Aluminiumpartikel zugesetzt werden. Beispiel 1 zeigt, daß dann, wenn die Eisenlegierung nach der Erfindung mit der Bezeichnung (»Probe A«) im Verhältnis von 1,20 kg (auf der Basis von Reinaluminium) pro Tonne Stahl zugesetzt wurde, die erzielte Ausbeute 25% betrug, im Gegensatz zu 17%, wie sie durch das konventionelle Verfahren (»Probe C«) im Verhältnis von 1,6 kg/t erzielt wurde. Weiterhin zeigt Beispiel 2, daß durch Zusetzen der erfindungsgemäßen Eisenlegierung (»Probe B«) im Verhältnis von 0,84 kg (auf der Basis von Aluminium) pro Tonne Stahl die Ausbeute des Aluminiumzusatzes 40% betrug, also beträchtlich mehr als die 29%, die durch das Zugeben von Partikeln oder Masse aus legiertem Aluminium (»Probe D«) im Verhältnis von 0,60 kg/t Stahl gemäß

so dem herkömmlichen Verfahren erzielt werden konnten.

Zusätzlich zur Verbesserung und Stabilisierung der

Ausbeute des Aluminiumzusatzes gewährleistet die Erfindung als weiteren Vorteil, daß die Anzahl von Schritten, die für die Einstellung der Zusammensetzung des Stahls bei der Herstellung erforderlich sind, reduziert werden kann. Dies deshalb, weil simultan Silizium, Mangan und Aluminium durch Zugabe der Eisenlegierung nach der Erfindung zugesetzt werden können, woraus sich der Vorteil ergibt, daß der separate

to Zusatz einer Si-Mn-Eisenlegierung und von Al, wie herkömmlicherweise üblich, nicht mehr erforderlich ist.

Die vorstehenden Ausführungsbeispiele beziehen sich

zwar auf die Herstellung von Stahl nach dem Konverterverfahren, jedoch läßt sich die Eisenlegierung nach der Erfindung auch bei anderen Herstellungsprozessen, beispielsweise beim Elektroverfahren, verwenden.

Claims

Patentansprüche:

1. Eisenlegierung zum gleichzeitigen Desoxidieren und zum Einstellen der Zusammensetzung von geschmolzenem Stahl, bestehend aus Si, Mn, Al und Eisen, gekennzeichnet durch die nachfolgende Zusammensetzung: 13 bis 16% Si, 55 bis 63% Mn, 4 bis 6% Al, Rest Eisen sowie unvermeidbaren Verunreinigungen.

2. Verfahren zum Herstellen von Stahl mit der Zusammensetzung 0,12 bis 0,20% C, 0,20 bis 0,50% Si, 1,20 bis 1,60% Mn, 0,02 bis 0,05% lösliches Al, Rest Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß geschmol · zenem Stahl mit 0,03 bis 0,12% C, 0,10 bis 0,25% Mn, Rest Eisen zum Desoxidieren und Einstellen der Zusammensetzung 17 bis 22 kg/t einer Eisenlegierung nach Anspruch 1 zugesetzt werden.

3. Verfahren zum Herstellen von Stahl mit der Zusammensetzung 0,20 bis 0,38% C, 0,20 bis 0,35% Si, 1,20 bis 1,80% Mn, 0,01 bis 0,05% lösliches Al, Rest Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß geschmolzenem Stahl mit 0,12 bis 0,25% C, 0,20 bis 0,32% Mn, Rest Eisen zum Desoxidieren und Einstellen der Zusammensetzung 17 bis 22 kg/t einer Eisenlegierung nach Anspruch 1 zugesetzt werden.

4. Verfahren zum Herstellen von Stahl mit der Zusammensetzung 0,40 bis 0,60% C, 0,15 bis 0,35% Si, 0,70 bis 1,00% Mn, 0,01 bis 0,05% lösliches Al, Rest Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß geschmolzenem Stahl mit 0,30 bis 0,50% C, 0,25 bis 0,32% Mn, Rest Eisen zum Desoxidieren und Einstellen der Zusammensetzung 7 bis 10 kg/t einer Eisenlegierung nach Anspruch 1 zugesetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenlegierung in Form fester Partikel mit einer Körnung von 5 bis 80 mm zugegeben wird.