DE2803239C2 - Verfahren zur Herstellung von nichtrostendem Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von nichtrostendem Stahl mit extrem niedrigem KohlenstoffgehaltInfo
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Description
Die derzeit in großem Ausmaß angewendeten Verfahren zur Herstellung von nichtrostendem Stahl werden
in zwei Gruppen eingeteilt: Die eine ist ein Vakuumfrischverfahren, bei dem das abschließende Entkohlen
unter vermindertem Druck durchgeführt wird. Die andere ist ein Verfahren der Verdünnung mit einem
inerten Gas, bei dem das abschließende Entkohlen mit einem oxidierenden Gas, das mit einem inerten Gas verdünnt
ist, durchgeführt wird. Bei ersterem Verfahren, das gewöhnlich als VOD-Verfahren bezeichnet wird,
wird eine chromhaltige Schmelze, beispielsweise mit einem Gehalt von 2% C, 8% Ni und 20% Cr, in der ersten
Stufe im Konverter gewöhnlich durch Aufblasen von Sauerstoff entkohlt, wobei der Kohlenstoffgehalt unter
den Gesichtspunkten der Wirtschaftlichkeit und Massenproduktion auf etwa 0,2 bis 0,3% gesenkt wird, und
danach in einem Vakuumfrischofen einer abschließenden Entkohlung unterzogen. Bei letzterem Verfahren,
das gewöhnlich als AOD-Verfahren bezeichnet wird, wird eine Schmelze mit einem verhältnismäßig hohen
Kohlenstoffgehalt von beispielsweise 2% unter Verwendung eines mit einem inerten Gas verdünnten oxidierenden
Gases direkt bis auf den erstrebten Wert entkohlt, ohne daß eine zusätzliche Behandlung durchgeführt
wird. Beide vorstehend genannten Verfahren zeichnen sich durch eine wirksame Entkohlung in der
abschließenden Stufe auf (der Kohlenstoffgehalt wird von etwa 0,3% oder weniger noch weiter abgesenkt),
wobei gleichzeitig eine Chromoxidbildung unterdrückt wird. Der grundlegende Mechanismus der Entkohlung
ist der gleiche in den beiden Verfahren und besteht in der Erniedrigung des Kohlenmonoxidpartialdrucks,
nachstehend als Pco bezeichnet. Beim erstgenannten Verfahren wird der Kohlenmonoxidpartialdruck durch
die Anwendung des verminderten Drucks gesenkt. Im zweitgenannten Verfahren wird er durch die Verwendung
eines mit einem inerten Gas verdünnten oxidierenden Gases vermindert Infolgedessen wird eine wirksame
Entkohlung in beiden Verfahren erreicht, wobei eine Chromoxidbildung unterdrückt wird.
Sowohl das Vakuumfrischverfahren als auch das Verfahren unter Verdünnung mit einem inerten Gas, die
beide auf demselben Mechanismus beruhen, können jedoch Pco nur begrenzt senken. Bei der Anwendung dieser
Verfahren ist es in der industriellen Praxis schwierig, den Kohlenstoffgehalt von nichtrostendem Stahl ohne
Chromoxidation auf einen extrem niedrigen Wert, beispielsweise niedriger als 0,01%, insbesondere niedriger
als 0,005% C, zu senken. Solch niedrige Kohlenstoffgehalte werden neuerlich für nichtrostenden Stahl hoher
Qualität gefordert
Da nichtrostender Stahl neuerdings in weitem Umfang verwendet wird, wird für ihn eine Vielzahl von
Eigenschaften verlangt Insbesondere muß für rostfreie Stähle, die hohe Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit
aufweisen sollen, der Kohlenstoffgehalt auf einen Wert unter 0,015% Kohlenstoff plus Stickstoff oder unter
0,010% Kohlenstoff gesenkt werden. Wie bereits erwähnt, ist es aber schwierig, diese Erfordernisse mit den
herkömmlichen Verfahren zu erfüllen. Die Grenzen der herkömmlichen Verfahren haben folgende Gründe:
Wie vorstehend erwähnt, ist es notwendig, den Fco so
niedrig wie möglich zu machen, wenn die Entkohlung bei minimaler Chromoxidbildung durchgeführt werden
soll. Der Kohlenmonoxidpartialdruck wird durch die folgende Gleichung definiert:
Pco = Po x VW(VcO+
in der
in der
Pco den Kohlenmonoxidpartialdruck in Bar,
Po den Gesamtdruck in Bar
Po den Gesamtdruck in Bar
Vco die Erzeugung von Kohlenmonoxid in NmVStunde und
V die zugeführte Menge Schulzgas in NnrVStunde
bedeutet
Aus Gleichung 1 ist zu sehen, daß der Quotient Vco/
(Vco + V) so klein als möglich gemacht werden muß, um Pco zu vermindern. Im VOD-Verfahren ist es jedoch
praktisch unmöglich, Pco in einem Ausmaß zu vermindern,
das zur Herstellung eines nichtrostenden Stahls mit extrem geringem Kohlenstoffgehalt ausreicht, auch
wenn der Gesamtdruck (Po) sehr gering ist, da die Zufuhr von Schutzgas (V) Null ist und damit der Quotient
Vco/(Vco+ V) gleich 1 wird.
Andererseits ist es aber auch beim Inertgas-Verdünnungsverfahren
schwierig, PCo in einem Maß zu senken, das zur Herstellung eines nichtrostenden Stahls mit extrem
niedrigem Kohlenstoffgehalt ausreicht; zwar wird bei Vergrößerung der Zufuhr von Schutzgas der Quotient
Vco/(Vco+ V) kleiner, aber der Gesamtdruck (P0) bleibt weiter etwa 1 Bar. Auch eine ausreichende Steigerung
der Inertgaszufuhr ist in der Praxis nicht möglich, durch die ja Pco gesenkt werden könnte.
Entkohlung in einem Bereich von extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt (weniger als 0,01% C) kann außerdem
durch Reduktion von CoOs durch den Kohlenstoff
erreicht werden. Diese Reduktion ist eine sogenannte Metall-Schlacke-Reaktion. Die Metallschmelze muß
deshalb aufgewallt werden, insbesondere im Bereich nahe ihrer Oberfläche.
Es wurde aus diesem Grund vorgeschlagen, ein oxidierendes
Gas auf die Oberfläche der Schmelze (die unter vermindertem Druck g'ehalten wird) zu blasen und
gleichzeitig mit Argon, das durch einen am Boden des Vakuumfrischofens vorgesehenen porösen Stopfen eingeleitet
wird, die Schmelze aufzuwallen. Da die Sauerstoffzufuhr
begrenzt ist ist jedoch tin umfangreicher weiterer Aufwand nötig, um die Entkohlung auf einen
Kohlenstoffgehalt von etwa 0,005% oder darunter durchzuführen. Das Aufblasen von Sauerstoff wird in
diesem Fall als »weiches Aufblasen« bezeichnet Um die Entkohlung zu beschleunigen, sollte die Schmelze deshalb
mit Argon heftig aufgewallt werden. Derartig starkes Aufwallen führt jedoch bei vermindertem Druck
dazu, daß viel geschmolzenes Metall an die Ofenwandung spritzt Deshalb ist ein derart starker Anstieg der
Argonzuführung aus wirtschaftlichen Gründen nicht günstig.
Nach einem anderen Vorschlag werden Sauerstoff und Argon durch eine im Vakuumfrischofen vorgesehene
Düse oder porösen Stopfen in die Schmelze geblasen. Eine gewisse Verminderung des fco kann bei diesem
neuen Verfahren erwartet werden.
Es ist jedoch im industriellen Maßstab unpraktisch, ein Gemisch aus Sauerstoff und Argon in ausreichender
Menge zum Aufwallen der Schmelze durch einen porösen Stopfen einzuleiten. Außerdem ist der Aufwalleffekt
bei diesen Verfahren im Bereich nahe der Oberfläche der Schmelze sehr gering, da das Gasgemisch durch den
Boden des Ofens in die Schmelze geblasen wird.
In der US-PS 38 50 617 ist ein Verfahren zur RaffLiierung
von geschmolzenem, nicht-rostendem Stahl beschrieben, bei dem durch Steuerung von Temperatur,
Druck und der Beziehung Kohlenstoff-Chrom überschüssiger Kohlenstoffgehalt der Schmelze bei gleichzeitig
geringem oder keinem Verlust an Chrom auf minimale Werte vermindert werden soll. Dazu wird auf die
Stahlschmelze unter vermindertem Druck in einem Gefäß mit einer lanze zunächst Sauerstoff aufgeblasen.
Mit Abnahme des Kohlenstoffgehaltes wird der Druck kontinuierlich weiter vermindert. Etwa in der Mitte der
Zeit des Aufblasens von Sauerstoff wird dem Sauerstoff ein Inertgas zugesetzt, dessen Anteil nach und nach erhöht
wird, bis schließlich 100% Inertgas auf die Oberfläche
der Schmelze geblasen wird. Mit diesem Verfahren kann bei einer Temperatur von 1600°C beispielsweise
eine Verminderung des Kohlenstoffgehalts von 4,12% auf 0,013% erreicht werden.
In der DE-OS 21 09 676 ist ein Verfahren zur dynamisch geregelten Entkohlung von Stahlschmelzen, insbesondere
legierten Stählen, in einem Gefäß durch Einleiten mindestens eines gasförmigen Oxidationsmittels
und mindestens eines gasförmigen Verdünnungsmittels in das Gefäß mit geregelter Geschwindigkeit beschrieben,
bei dem eine noch sicherere und genauerere dynamische Regelung der Verfahrensführung ermöglicht
werden soll. Dazu wird die geregelte Entkohlung ohne nennenswerte Metallverluste in Gang gesetzt, indem
man zunächst das Gefäß mit dem gasförmigen Verdünnungsmittel spült und dann die Entkohlung durch Einleiten
gasförmigen Oxidationsmittels in Gang bringt, dessen Zuführgeschwindigkeit dann schrittweise erhöht
wird, bis der Höchstwert erreicht ist, bei dem der Ausnutzungsgrad des umgesetzten Oxidationsmittels noch
über einem vorgegebenen Wert liegt, wobei, zur Bestimmung
der Entkohlungsgeschwindigkeit, die Zusammensetzung der Abgase und die Gaszufuhrgeschwindiekeiten
bestimmt werden und für jede Zufuhrgeschwindigkeit jeweils der Ausnutzungsgrad des umgesetzten
Oxidationsmittels ermittelt wird. Dieses bekannte Verfahren kann unter atmosphärischem oder verringertem
Druck durchgeführt werden. Im Hinblick auf die Zuführung von Oxidationsmittel und Verdünnungsgas
wird nur allgemein von »Zufuhr« und »Einleiten« gesprochen. Nach der Verfahrensbeschreibung kann eine
eintauchbare Lanze verwendet werden. Dabei wird zunächst nur Verdünnungsgas eingeleitet das dann nach
to und nach mit einem erhöhten Sauerstoffanteil vermischt wird.
In dem Aufsatz »Le procede d'affinage sous vide (ASV) des aciers inoxydables« ist ein Vakuum-Feinungsverfahren
beschrieben, bei dem durch eine Lanze Sauerstoff in die Stahlschmelze eingeblasen und von
unten der Schmelze Argon zugeführt wird. Damit wird beispielsweise innerhalb einer Zeit von 1 Stunde 40 Minuten
eine Entkohlung von 0,79% auf 0,011% C erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von nichtrostendem
Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt zu schaffen, das mit niedrigen Kosten in industriellem
Maßstab durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von nichtrostendem Stahl mit extrem niedrigem
Kohlenstoffgehalt, wobei zunächst mit einer Lanze ein oxidierendes Gas auf die Oberfläche einer Schmelze aus
nichtrostendem Stahl, die unter vermindertem Druck in einem Behälter gehalten wird, aufgeblasen und danach,
während die Schmelze weiter unter vermindertem Druck gehalten wird, ein Gasgemisch aus einem oxidierenden
und einem inerten Gas zugeführt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Schmelze in der
ersten Stufe auf einen Kohlenstoffgehalt von 0,01 bis 0,02% entkohlt und in der zweiten Stufe die Lanze in die
Schmelze eintaucht und die Entkohlung bis auf einen Kohlenstoffgehalt unter 0,01 % durchführt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wird ein Gemisch aus einem oxidierenden und einem inerten Gas
in die unter vermindertem Druck gehaltene Schmelze eingeblasen. Infolgedessen kann nicht nur der Gesamtdruck
(Po), sondern auch der Quotient Vto/f Vco + V) 'n
Gleichung (1) gleichzeitig so niedrig gemacht werden, daß sich fco ausreichend gering einstellt, um einen
nichtrostenden Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt zu ergeben. Dabei wird die Verminderung des
Gesamtdrucks Po durch die Anwendung von vermindertem
Druck erreicht. Die Verkleinerung des Wertes des besagten Quotienten ist auf die Verwendung des in
die Schmelze geblasenen Gasgemisches zurückzuführen. Ein spezielles Beispiel für ein oxidieiendes Gas ist
bi Sauerstoff und ein spezielles Beispiel für ein Inertgas ist
Argon. Das Gasgemisch soll in die Schmelze geblasen werden, nicht auf ihre Oberfläche. Aufblasen auf die
Oberfläche reicht nicht aus, um eine Verminderung des Kohlenstoffgehalts auf einen extrem niedrigen Bereich,
beispielsweise niedriger als 0,010, insbesondere niedriger als 0,005% C, ohne nennenswerte Chromoxidation
zu erreichen.
Daher wird das Gasgemisch unter üblichen Bedingungen
durch eine Lanze eingeblasen, die bis zu einer Tiele von 10 bis 50 cm in die Schmelze eingetaucht ist.
Vorzugsweise wird das Mischungsverhältnis von oxidierendem und inertem Gas so eingestellt, daß der Quotient
Vco/fVco+ V) kleiner als 0,7, besonders bevorzugt
kleiner als 0,5 wird. Im allgemeinen beträgt das Verhältnis
von inertem Gas zu oxidierendem Gas 3 bis 4. Da das Einleiten des inerten Gases nicht nur zur Kühlung der
Lanze, sondern auch zum Aufwallen der Schmelze in dem Bereich nahe ihrer Oberfläche dient, wird das inerte
Gas vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 30 bis 200 mVStunde für eine 40-Tonnen-Schmelze durch
die Lanze eingeleitet.
Es sei betont, daß die Schmelze insbesondere im Bereich nahe ihrer Oberfläche aufgewallt werden muß, um
eine merkliche Verminderung des Kohlenstoffgehalts auf einen Wert unter 0,01 %, insbesondere unter 0,005%
ohne Oxidation von Chrom zu erreichen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch das Einbläser
des Gasgemisches durch eine in die Schmelze getauchte Lanze diesen Zweck erfüllen, wie aus den vorstehenden
Ausführungen ersichtlich ist. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zusätzlich, wie
in den herkömmlichen Verfahren, Argon durch den Bowird hierauf einer abschließenden Entkohlung unterzogen,
um den Kohlenstoffgehalt auf etwa 0,01% oder darunter, insbesondere auf etwa 0,005% oder darunter,
zu vermindern. Das abschließende Entkohlen wird durch Einblasen eines Gasgemisches aus einem oxidierenden
Gas, wie Sauerstoff, und einem inerten Gas wie Argon, durch eine bis zu einer bestimmten Tiefe in die
Schmelze eingetauchte Lanze durchgeführt. Die Schlußentkohlung kann nach den. Vakuumfrischen der
ersten Stufe unter Beibehaltung des verminderten Druckes durchgeführt werden. Dabei ist die Tatsache,
daß der gleiche Vakuumfrischofen in beiden Stufen verwendet werden kann, für die praktische Durchführung
des Verfahrens von Vorteil.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von nichtrostendem Stahl mit extrem niedrigen Kohlenstoffgehalt
wird im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. la bis Id schematisch den Ablauf der Arbeits-
den des Ofens in die Schmelze eingeleitet werden, um 20 vorgänge bei der Durchführung des erfindungsgemäßen
das Aufwallen der Schmelze zu verstärken. Es wurde festgestellt, daß die Menge des für diesen Zweck zusätzlich
benötigten Argons nicht so groß ist wie die in den herkömmlichen Verfahren benötigte, und zwar auch
dann nicht, wenn eine Entkohlung auf 0,003% oder darunter erreicht wird.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von nichtrostendem Stahl mit
extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt ist also dadurch gekennzeichnet, daß man in beiden Stufen die Schmelze
durch Einblasen eines inerten Gases durch den Boden des Behälters aufwallt.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Kchienstoffgehait des geschmolzenen
Verfahrens und
Fig.2a bis 2d schematisch eine andere Reihenfolge
der Arbeitsvorgänge nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Vor der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine chromhaltige Roheisenschmelze I1 beispielsweise
mit einem Gehalt von 2 bis 3% C und 20% Cr in einem mit Elektroden 3 ausgerüsteten elektrischen
Ofen 2 hergestellt (Fig. la und Fig.2a). Die Roheisenschmelze
1 wird in einem Konverter 4 (F i g. 1 b) oder in einem elektrischen Ofen 2 (F i g. 2b) einer ersten Entkohlung
unterzogen, wobei Sauerstoff durch die Lanze 5 auf die Schmelze geblasen wird, bis eine Entkohlung
auf etwa 0,3% C erreicht ist. Die Entstehung von
nichtrostenden Stahls in zwei Stufen vermindert. In der 35 Chromoxid kann dabei infolge des hohen Kohlenstoffersten
Stufe wird er auf etwa 0,01 bis 0,1, insbesondere gehalts wirksam unterdrückt werden. Im Fall der Verwendung
eines elektrischen Ofens kann die Lanze 5, wie in Fig.2b gezeigt,durch ein Stichloch in den Ofen eingeführt
werden.
Nach der Beendigung der ersten Entkohlung im Konverter 4 oder elektrischen Ofen 2 wird die erhaltene
Metallschmelze, beispielsweise mit einem Gehalt von 0,3% C und 18% Cr dem erfindungsgemäßen Verfahren
zugeführt
Eine Pfanne 6, in die die Schmelze 7 abgelassen wurde,
befindet sich in einem Ofen 8, der vorzugsweise am Boden eine Vorrichtung zur Einspeisung von inertem
Gas in die Schmelze aufweist; vgl. F i g. Ic und F i g. 2c. Hierauf wird der Druck im Ofen 8 vermindert und, vordet
sich dabei in einem Behälter der in einer Vakuum- 50 zugsweise während durch den Boden des Ofens inertes
kammer aufgestellt ist Aus praktischen Gesichtspunk- Gas in die Schmelze 7 eingeleitet wird, reiner Sauerstoff
durch eine Lanze 9 auf die Oberfläche der Schmelze 7 in
der Pfanne 6 geblasen. Die Lanze besitzt eine Verkleidung 10 aus einem feuerfesten Material.
Das Entkohlen durch Aufblasen von Sauerstoff wird durchgeführt, bis der Kohlenstoffgehalt etwa 0,01 bis
0,02% erreicht Dabei wird ein geschmolzener nichtrostender Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt erhalten.
etwa 0,01 bis 0,02%, und in der zweiten Stufe auf unter etwa 0,01, insbesondere etwa 0,005% oder darunter gesenkt.
Die erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial verwendete Stahlschmelze kann aus einem elektrischen Ofen
oder einem Sauerstoffblaskonverter stammen. Ihr Kohlenstoffgehalt beträgt beispielsweise 0,2 bis 0,3%.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der nichtrostende Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt
dadurch hergestellt, daß ein oxidierendes Gas unter vermindertem Druck auf die Oberfläche der
Schmelze geblasen wird, um den Kohlenstoffgehalt auf etwa 0,01 bis 0,02% zu vermindern. Die Schmelze befin-Sodann
wir die Lanze 9 abgesenkt und in die Schmelze 7
ten wird vorzugsweise em Vakuumfrischofen verwendet an dessen Deckel eine Sauerstoffblaslanze vorgesehen
ist Die Lanze kann in die Schmelze eingetaucht
werden. Es besteht kein grundsätzlicher Unterschied 55
zwischen dem Aufblasen und dem Blasen durch die eingetauchte Lanze in bezug auf die Entkohlungswirkung
in der ersten Stufe. Es besteht jedoch keine Notwendigkeit die Lanze während der ersten Stufe der Verminderung des Kohlenstoffgehaltes einzutauchen. Vorzugs- 60 eingetaucht, während das Aufwallen der Schmelze weise wird eher das Aufblasen angewendet, um eine durch das Einblasen von Inertgas durch den Boden der unnötige Korrosion der Verkleidung der Lanze zu ver- Pfanne weiterhin erfolgt Durch die eingetauchte Lanze meiden. Obwohl eine andere Lanze zum Aufblasen ver- 9 wird ein Gemisch aus einem oxidierenden Gas, wie wendet werden kann, ist es günstig, die gleiche Lanze zu Sauerstoff, und einem inerten Gas, wie Argon, in die verwenden, die in der nächsten Stufe zum Einblasen des 65 Schmelze 11 eingeleitet Während dieses Arbeitsvor-Gasgemisches in die Schmelze verwendet wird. gangs wird der Ofen 8 unter vermindertem Druck ge-
werden. Es besteht kein grundsätzlicher Unterschied 55
zwischen dem Aufblasen und dem Blasen durch die eingetauchte Lanze in bezug auf die Entkohlungswirkung
in der ersten Stufe. Es besteht jedoch keine Notwendigkeit die Lanze während der ersten Stufe der Verminderung des Kohlenstoffgehaltes einzutauchen. Vorzugs- 60 eingetaucht, während das Aufwallen der Schmelze weise wird eher das Aufblasen angewendet, um eine durch das Einblasen von Inertgas durch den Boden der unnötige Korrosion der Verkleidung der Lanze zu ver- Pfanne weiterhin erfolgt Durch die eingetauchte Lanze meiden. Obwohl eine andere Lanze zum Aufblasen ver- 9 wird ein Gemisch aus einem oxidierenden Gas, wie wendet werden kann, ist es günstig, die gleiche Lanze zu Sauerstoff, und einem inerten Gas, wie Argon, in die verwenden, die in der nächsten Stufe zum Einblasen des 65 Schmelze 11 eingeleitet Während dieses Arbeitsvor-Gasgemisches in die Schmelze verwendet wird. gangs wird der Ofen 8 unter vermindertem Druck ge-
Der in der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Ver- halten. Dadurch erfolgt eine Entkohlung auf einen Befahrens
erhaltene geschmolzene nichtrostende Stahl reich von extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt, d. h. auf
unier etwa 0,01 %, vorzugsweise 0,005% oder darunter.
In einer anderen Ausführungsform kann die Pfanne 6 auch ohne Benutzung des Ofens 8 unter verminderten
Druck gesetzt werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das in die Schmelze im Ofen 8 eingeblasene Gemisch aus Sauerstoff
und Argon vorzugsweise so eingestellt, daß der Quotient Vco^Vco+ V) kleiner als 0,7, vorzugsweise
kleiner als 0,5 wird. In diesem Fall kann das Volumenverhältnis von Argon und Sauerstoff im Bereich von 3
bis 4 liegen. Der Quotient Vm/(VCu + V) kann durch
Analyse des Gasgemisches im Ofen 8 bestimmt werden.
Der Zusatz des inerten Gases zu dem oxidierenden Gas wirkt nicht nur in Richtung einer Verdünnung des
oxidierenden Gases, was zu einer Verminderung des Pco führt, sondern erzeugt auch feine Blasen, die in der
Schmelze verteilt sind. Dies führt zu einem Aufwallen der Schmelze im Bereich nahe ihrer Oberfläche. Das
Aufwallen der Schmelze hat zur Folge, daß die Grenzfläche zwischen der Schmelze und dem Chromoxid, an
dem die Umsetzung stattfindet, vergrößert wird. Die Einleitung des inerten Gases zusammen mit dem oxidierenden
Gas in die unter vermindertem Druck gehaltene Schmelze hat somit eine merkliche Wirksamkeit für die
Entkohlung der Schmelze bis zu einem extrem geringen Kohlenstoffgehalt. Diese Wirkung kann außerdem nur
durch das Einblasen des Gasgemisches durch die in die Schmelze eingetauchte Lanze erreicht werden.
Es kann natürlich auch zusätzliches Inertgas durch den Boden des Ofens in die Schmelze eingeblasen werden.
Wenn die gleiche Lanze in der. ersten und zweiten Entkohlungsrtufe verwendet wird, dann wird die Entkohlung
der Schmelze von einem niedrigen zu einem extrem niedrigen Kohlenstoffgehalt außerdem kontinuierlich
erreicht, ohne daß eine nennenswerte Oxidation von Chrom auftritt. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist keine zusätzliche Ausrüstung außer der Lanze mit einer Verkleidung aus einem feuerfesten
Material erforderlich. Dies ist für die praktische Durchführung der Erfindung von Bedeutung.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
45
Nach der ersten Entkohlung wird eine Metallschmelze mit einem Gehalt von 031% C, 18,0% Cr und 2,0%
Mo durch Aufblasen von Sauerstoff durch eine Lanze auf die Oberfläche der Schmelze, die sich in einer Pfanne
in einer Vakuumkammer befindet, weiter entkohl i. Es werden 39 Tonnen einer Schmelze von nichtrostendem
Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt mit 0,012% C, 17,8% Cr und 1,9% Mo erhalten.
Danach wird die Lanze in einer Tiefe von 30 cm in die Schmelze geschoben, die eine Temperatur von 17020C
aufweist Durch die eingetauchte Lanze wird sodann ein Gasgemisch aus Argon und Sauerstoff (165 Nm3/Stunde
Argon und 75 NmVStd. Sauerstoff) 15 Minuten lang in die Schmelze geblasen, die auf einem Druck von 7 Torr
gehalten wird. Dadurch wird weitere Entkohlung erreicht
Nach 15 Minuten wird ein nichtrostender Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt mit einem Gehalt
von 0,0031% C1 17,6% Cr und 1,8% Mo erhalten. Die
Temperatur des geschmolzenen Stahls nach dem Frischen beträgt 1675°C.
Nach der ersten Entkohlung wird eine Metallschmelze mit einem Gehalt von 0,35% C und 30,9% Cr durch
Aufblasen von Sauerstoff durch eine Lanze auf die Oberfläche der Schmelze, die sich in einer Pfanne in
einer Vakuumkammer befindet, weiter entkohlt. Es werden 40 Tonnen geschmolzener nichtrostender Stahl mit
niedrigem Kohlenstoffgehalt mit 0,011% C und 30,2% Cr erhalten.
Hierauf wird die Lanze bis zu einer Tiefe von 40 cm in die Schmelze geschoben, die eine Temperatur von
1695° C aufweist. Sodann wird durch die eingetauchte
Lanze ein Gasgemisch aus Argon und Sauerstoff (165 NmVStunde Argon und 41 NmVStunde Sauerstoff) 15
Minuten lang in den geschmolzenen Stähl geblasen, der
auf einem Druck von 6 Torr gehalten wird. Dabei erfolgt eine weitere Entkohlung.
Nach 15 Minuten wird ein nichtrostender Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt mit 0,0039% C und
29,7% Cr erhalten. Die Temperatur des geschmolzenen Stahls beträgt nach dem Frischen 1680° C.
Eine vorentkohlte Metallschmelze mit 0,25% C, 17,9% Cr und 2,0% Mo wird durch Einblasen von Sauerstoff
durch eine Lanze auf die Oberfläche der Schmelze, die sich in einer Pfanne in einer Vakuumkammer
befindet, weiter entkohlt. Es werden 40 Tonnen geschmolzener nichtrostender Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt
mit 0,011% C, 17,6% Cr und 2,0% Mo erhalten.
Hierauf wird die Lanze bis zu einer Tiefe von 40 cm in
die Schmelze eingetaucht, die eine Temperatur von 17050C aufweist Sodann wird durch die eingetauchte
Lanze ein Gasgemisch aus Argon und Sauerstoff (150 NmVStunde Argon und 50 NmVStunde Sauerstoff) 16
Minuten lang in den geschmolzenen Stahl eingeblasen, der auf einem Druck von 6 Torr gehalten wird. Es erfolgt
eine weitere Entkohlung. Das Sauerstoff-Argon-Gemisch wird in die Schmelze eingeblasen, während
zusätzliches Argon durch den Boden der Pfanne in einer Geschwindigkeit von 70 Liter/min eingeblasen wird.
Nach 16 Minuten wird ein nichtrostender Stahl mit extrem geringem Kohlenstoffgehalt mit 0,0021% C,
17,4% Cr und 1,9% Mo erhalten. Der geschmolzene Stahl besitzt nach dem Frischen eine Temperatur von
1672° C.
Eine vorentkohlte Stahlschmelze mit 032% C und 30,7% Cr wird durch Einblasen von Sauerstoff durch
eine Lanze auf die Oberfläche der Schmelze, die sich in einer Pfanne in einer Vakuumkammer befindet, weiter
entkohlt Es werden 41 Tonnen geschmolzener nichtrostender Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt mit
0,010% C und 30,1 % Cr erhalten.
Danach wird die Lanze in einer Tiefe von 40 cm in die Schmelze eingetaucht, die eine Temperatur von 1698° C
aufweist Durch die eingetauchte Lanze wird sodann ein Gasgemisch aus Argon und Sauerstoff (160 Nm3/Stunde
Argon und 40 NmVStunde Sauerstoff) 14 Minuten lang in den geschmolzenen Stahl eingeblasen, der auf einem
Druck von 6 Torr gehalten wird. Dabei erfolgt eine weitere Entkohlung. Das Sauerstoff-Argon-Gemisch wird
in die Schmelze eingeblasen, während gleichzeitig zu-
sätzliches Argon durch den Boden der Pfanne in einer
Geschwindigkeit von 70 Liter/min eingeblasen wird.
Geschwindigkeit von 70 Liter/min eingeblasen wird.
Nach 14 Minuten wird ein nichtrostender Stahl mit
extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt mit 0,0035% C und
29,6% Cr erhalten. Der geschmolzene Stahl hat nach
dem Frischen eine Temperatur von 1682°C.
extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt mit 0,0035% C und
29,6% Cr erhalten. Der geschmolzene Stahl hat nach
dem Frischen eine Temperatur von 1682°C.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von nichtrostendem Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt, wobei
zunächst mit einer Lanze ein oxidierendes Gas auf die Oberfläche einer Schmelze aus nichtrostendem
Stahl, die unter vermindertem Druck in einem Behälter gehalten wird, aufgeblasen und danach,
während die Schmelze weiter unter vermindertem Druck gehalten wird, ein Gasgemisch aus einem oxidierenden
und einem inerten Gas zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Schmelze in der ersten Stufe auf einen Kohlenstoffgehalt von 0,01 bis 0,02% entkohlt und in der zweiten
Stufe die Lanze in die Schmelze eintaucht und die Entkohlung bis auf einen Kohlenstoffgehalt unter
0,01 % durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in beiden Stufen die Schmelze
durch Einblasen eines inerten Gases durch den Boden des Behälters aufwallt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Mischungsverhältnis von
oxidierendem Gas zu inertem Gas so einstellt, daß der Quotient Vco/ (Vco + V) kleiner als 0,7 wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als oxidierendes Gas Sauerstoff
und als inertes Gas Argon verwendet.
30
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