DE2813900A1

DE2813900A1 - Verfahren zur behandlung von fluessigem stahl, der besonders zur herstellung von maschinendraht bestimmt ist

Info

Publication number: DE2813900A1
Application number: DE19782813900
Authority: DE
Inventors: Rene Cornet; Jacques Laclerc; Guy Marcus
Original assignee: USINOR SA
Current assignee: USINOR SA
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1978-10-12
Also published as: IT7867707A0; US4268305A; LU79331A1; BE865566A; FR2385803A1; ES468419A1; FR2385803B1; JPS53146913A; SE7803423L; GB1559964A

Description

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UNION SIDERURGIQUE DU NORD E^ff DE L¹ESg DE LA PRAKGE, abgekürzt: USINOR

Verfahren zur Behandlung von flüssigem Stahl, der besonders zur Herstellung von Mascliinendraht bestimmt ist

Überblick ■

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung flüssigen.Stahls, der zur Herstellung von Maschinendraht bestimmt ist und zeichnet sich dadurch aus, dass man einem besonders weichen, durch [Frischen nach einem beliebigen Verfahren gewonnenen Stahl, das gesamte Mangan oder einen Teil desselben direkt in die Herstellungsanlage beigibt, um den gewünschten Mangangehalt zu erreichen, den Stahl danach in eine erste Giesspfanne oder eine andere Giesseinrichtung umfüllt und der flüssigen Stahlmasse in dieser ersten Giesspfanne Kohlenstoff beimischt. Danach wird der Stahl in eine zweite Giesspfanne umgegossen und festgesetzte Mengen zunächst an Silizium, dann an Aluminium zugesetzt.

Dieses Verfahren ergibt einen Maschinendraht, der sich besser ziehen lässt* ·

(keine Abbildung)

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Vorliegende Erfindung, die auf die Mitarbeit der Herren Jacques IEGLERC, Hüttendirektor bei der Antragstellerin, Rene CORNET, Oberingenieur im Werk Longwy und Guy MARCUS, Oberingenieur im V/erk Thionville der gbichen Gesellschaft zurückgeht, be'trifft ein Verfahren zur Behandlung von flüssigem Stahl, der vor allem zur Herstellung von Maschinendraht bestimmt ist, aus dem Drahteinlagen für Reifenkarkassen oder sonstige, gleichartige Verstärkungen gefertigt werden.

Stahlverstärkungen für Reifen werden aus Drahtlitzen gefertigt, die aus mehreren feinen, durch Kaltziehen bis auf einen sehr geringen Durchmesser (bis auf ca. 0,15 mm) gezogenen Drähten aus warmgewalztem Maschinendraht bestehen. Der Maschinendraht muss für den vorgesehenen Verwendungszweck qualitätsmässig so abgestuft sein, dass er folgende Merkmale aufzuweisen hat:

- Gleichmässige und genaue chemische Zusammensetzung;

- Minimale nicht-metallische Einschlüsse;

- Zusammensetzung und Aufbau der nicht-metallischen Einschlüsse in einer tfeise, dass sie gut kaltverformbar sind.

Bisher ist der zur Herstellung von Maschinendraht verwendete Stahl nach einem klassischen Verfahren gewonnen worden, wobei als einzige wichtige Vorkehrungen auf die Reinheit des Stahls und den minimalen Einschluss von Beruhigungselementen geachtet wurde.

Nun enthält der auf diese Weise hergestellte Stahl trotzdem einen hohen Anteil nicht-metallischer Einschlüsse, die sich aus der Verbindung mit dem Sauerstoff des Metalls der Beruhigungselemente gebildet haben, was den hergestellten Maschinendraht nur massig für das Ziehen geeignet macht.

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Die Einschlüsse, die aus feuerfesten Mineralien bestehen, sind nämlich hart, daher' nur schwach formbar und führen zu einer raschen Abnutzung der Zieheisen sowie beim abschliessenden Verlitzen zu Drahtbrüchen aufgrund ihrer ungleichmässigen Verteilung.

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In dem Bestreben, möglichst wenig Beruhigungselemente zusetzen zu müssen, arbeiten die heutigen klassischen Verfahren vor allem mit einer möglichst weitgehenden Entgasung des Stahls, und zwar unter Einsatz einer Anlage zur Vakuumerzeugung in der Giesspf arme, die den behandelten Flüssigstahl enthält. Eine derartige Anlage ist jedoch sowohl in der Ausführung als auch im Betrieb teuer.

Vorliegende" Erfindung hat nun den Zweck, diese Nachteile auszuschalten, indem sie ein Verfahren zur Herstellung eines Stahls für Maschinendraht mit gleichmässiger chemischer Zusammensetzung bereitstellt, worin sehr viel weniger Einschlüsse enthalten sind, die eine gute Kaltverformbarkeit aufweisen.

Die Erfindung hat ein Verfahren zum Gegenstand, nach dem Flüssigstahl behandelt wird, der zur Herstellung von Maschinendraht bestimmt ist. Es zeichnet sich dadurch aus, dass man einem besonders weichem, durch Frischen nach einem beliebigen Verfahren gewonnenen Stahl das gesamte Mangan oder einen Teil desselben direkt in die Hersteliungsanlage beigibt, um auf den gewünschten, Mangangehalt zu kommen; Dann wird der Stahl in eine erste Giess-^; pfanne oder eine andere Giesseinrichtung umgegossen, wo dem Flüssigstahl Kohlenstoff zugesetzt wird. Schliesslich wird der Stahl in eine zweite Giesspfanne umgegossen, wo man ihm festgesetzte¹ Mengen zunächst an Silizium und dann an Aluminium bei- ; mischt.-: ". - . ■-;.-".■ ■

iiach einer weiteren Durchführungsform kann ausserdem gleichzeitig mitdem Silizium eines der Elemente Kalzium, Barium oder Strontium zugesetzt werden.

Das dreistufige Verfahren nach der Erfindung erlaubt demnach - 7 eine geeignete Qualitätsabstufung des Stahls zur Herstellung des gewünschten Maschinendrahts,

Der Zusatz von Mangan zum Stahl, in die Herstellungsanlage - ent-, weder Öfen oder Konverter -geschieht z. B. in Form von Ferro- ^: mangan, das mit o,5 bis 1,5 Gew.y£ Mn, auf die Elementarform be-.

zogen errechnet, beigemischt wird, so dass der Mangangehalt des Stahls auf über o,3 #, etwa auf o,4 - 0,8 $, ansteigt. Dieser Manganzusatz ermöglicht die Einleitung einer Entoxydierung, und das zum Teil in der Schlacke enthaltene Manganoxyd wird mit der Schlacke abgeführt.

Der mit Mangan behandelte Stahl wird danach in eine erste, vorerhitzte Giesspfanne oder eine andere Giesseinrichtung (z. B. Ofen) umgegossen.

In diese erste Giesspfanne wird Kohlenstoff gegeben, am. besten Graphitpulver, und zwar in ausreichender Menge, um die Entoxydierung des Stahls fortzuführen und ihn auf den gewünschten Kohlenstoffgehalt zu bringen. Der Kohlenstoff wird mit o,1 - 1,o Gew.% zugesetzt. Auf diese Weise verbindet sich ein Teil des zugeführten Kohlenstoffs mit dem Sauerstoff und bildet Kohlenstoffmonoxyd, der als Gas ausgeschieden wird. Der Zusatz des Kohlenstoffs zum flüssigen Stahls erfolgt in Jeder beliebigen Form, die sich zur gleichmässigen Verteilung dieses Elements eignet, z. B. als Pulver, das in direkt dem Stahl zugeführtem Träggas, etwa Argon, eingebettet ist.

Es wird soviel Kohlenstoff zugesetzt, dass der Kohlenstoffgehalt des Stahls auf über o,2 Gew.jö, möglichst aber auf 0,6 - 0,8 /ό, ansteigt.

Nach dieser zweiten Stufe ist der Stahl bereits zwei aufeinanderfolgenden Entoxydierungen unterworfen worden, und zwar einer ersten Entoxydierung durch Mangan, das zum Teil als MnO abgeschieden, und einer zweiten Entoxydierung durch Kohlenstoff, wovon ein Teil als Gas abgeschieden wurde. Man erreicht demnach eine weitgehende Entoxydierung des Stahls durch eine sehr geringe Menge Beruhigungselemente; durch deren mengenmässige Verringerung können die gewünschten Stahleigenschaften leichter erreicht werden, v/eil damit auch die Menge an zwangsläufig vorhandenen Einschlüssen auf ein Mindestmass gesenkt wird.

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Der am Schluss der zweiten Stufe gewonnene Stahl wird dann in eine zweite, möglichst vorerhitzte, Giesspfanne umgegossen. In dieser zweiten Giesspfanne findet die endgültige Entoxydierung des Stahls statt, und zwar durch Zusatz festgesetzter Mengen zunächst an Silizium und.dann an Aluminium, was die Einschlüsse dergestalt oxydieren lässt, dass sie die gewünschte Zusammensetzung erhalten, die.ihnen eine gute Formbarkeit verleiht.

Das Silizium wird zuerst in Form von FerroSilizium oder Silicolegierung zugesetzt, und zwar ca. 1 - Λ kg je Tonne Stahl, was einer auf ElementSilizium bezogen errechneten Menge von 0,006 ο,2-6 Gew.$ entspricht und den Siliziumgehalt des Stahls auf unter 0,3 ⁰A ansteigen lässt. Dann wird Aluminium in einer auf Elementaluminium bezogen errechneten Menge von o,0005 - ο,οΊο % zugegeben; hierdurch stellt sich der Aluminiumgehalt des Stahls auf unter o,oio Gew.^, was im allgemeinen einer Zusatzmenge von io 2o g Al/t Stahl entspricht.

Die "beigemischten Silizium- und Aluminiummengen müssen von Fall zu Fall für den gegebenen Stahl festgesetzt werden,"wobei der bereits vorhandene Mangangehalt zu berücksichtigen ist, damit die Zusammensetzung der oxydierten Einschlüsse den Bereich der maximalen Plastizität gemäss dem Dreistoffdiagramm erreicht, wo dieser Bereich durch die schraffierte Zone A dargestellt ist.

Was die Zusammensetzung der oxydierten Einschlüsse anbelangt, so kann nach dem Verfahren dieser Erfindung der Bereich maximaler Plastizität erzielt.werden, was zur Erlangung der gewünschten Formbarkeit der Einschlüsse besonders günstig ist. Dieser Bereich lässt sich je.doch nur dank der vorhergegangenen Entoxydierungen erreichen, nach denen eine nur noch sehr geringe Menge nichtmetallischer Einschlüsse übrigbleibt, da diese zum Teil mit Hilfe von Kohlenstoff und Mangan eliminiert wurden".

Nach einer weiteren Dux'chführungsform der Erfindung kann als Endberuhigungselement bei der Behandlung in der .zweiten Giesspfanne ausser Silizium und Aluminium auch wahlweise Kalzium, Barium oder Strontium verwendet werden.

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Dieses Element wird gleichzeitig mit dem Silizium zugesetzt, und zwar in einer auf die Elementform bezogen errechneten Menge von o,oo1 - o,o4· Gew.# im Verhältnis zum Stahl. Aluminium wird nach dem Silizium und dem ergänzenden Beruhigungselement beigegeben.

Bei Verwendung dieses ergänzenden Beruhigungselements bleiben die vorstehend festgesetzten Anteile Si und Al bestehen.

Ein bevorzugtes, ergänzendes Beruhigungselement ist Kalzium, das gleichzeitig mit dem Silizium in Form von Silico-Kalzium zugesetzt wird.

Bei dem Verfahren der Erfindung ist unbedingt darauf zu achten, dass die Stahltemperatur in der zweiten Giesspfanne so hoch gehalten wird, dass sie wesentlich über dem Punkt der beginnenden Verfestigung (IPlüssigzustand) der angestrebten Stahlzusammensetzung liegt, etwa zwischen 5o - 7o°C höher.

Dieses Ergebnis kann erzielt v/erden, wenn man für jedaider beiden Behandlungsvorgänge ausserhalb der Herstellungsanlage auf eine i-iindesttemperatur von 12oo°C vorerhitzte Giesspfarmen verwendet, die mit Gleitdüsen ausgestattet sind.

Beispiel

Eine Durchführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist in folgender Tafel I zusammengestellt.

Ein im Konverter erzeugter Stahl wird extra weich geblasen und weist die eingangs angegebenen Merkmale auf.

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IAEEI I

Verschiedene Behandlungsstufen

Temp,

O₂-Ak-1m. tat
in ppm

G-Gehalt χ 1o"

Mn #, x1o -

P #x:S 1o""?:1<

Si j x1o"

1o

Ende d.Blasvorgangs im Konverta?:

9o

26 j 15

I.Stufe - im Konverter»

Nach Zusatz v.12,3 kg/t gewöhnl.karturiertem ^eMn + Kalk + Natron

161o

35o

636

24 ' 12

2,Stufe - Umgiessen in 1,Gießpfan-» ne + Aufkohlung durch Injektion v. 7,7 kg/t Graphit

73o

613

26 : 14

3. Stuf θ - ümgies-' sen in 2*Gießpfa»·; ne + Schluss-Entoxydierung durch Zusatz v.3jO kg/t IeSi + 2o g/t Al

1515

725

6oo

26 * 14

192

/ΠΡ7Α

Das Verfahren nach der Erfindung erlaubt demnach die qualitative Abstufung eines Stahls, der zur Herstellung eines Maschinendrahts mit verbesserten Zieheigenschaften bestimmt ist. Diese Eigenschaften werden nämlich durch die Gegenwart kaltverformbarer, oxydierter Einschlüsse erzielt, die in minimaler Menge vorhanden sind. Man gelangt zu diesen Ergebnissen durch eine Entoxydierung des Stahls, die - zum Teil durch Elemente wie Mangan und Kohlenstoff bewirkt, deren Verbindungsprodukte mit Sauerstoff praktisch vollständig vor der Endstufe abgeschieden werden - durch Elemente wie Silizium, Aluminium und evtl. Kalzium, Barium und Strontium ergänzt und abgeschlossen wird, deren Zusatz auf eine minimale Menge und entsprechend dem Bereich der höchsten Plastizität der Einschlüsse eingestellt v/erden kann. So entspricht bei Verwendung von Mn, Si und Al der Eereich maximaler Plastizität der Zone A des Dreistoffdiagramins AIqO₇ - SiOp - MnO (einzige Abbildung).

Die klassische Beruhigung eines Stahls durch einmaligen Zusatz der entoxydierenden Elemente erlaubte keine derartige besondere, erwünschte Zusammensetzung bzw. damit eine Kaltverformbarkeit der Einschlüsse.

Es ist - obwohl es sich hier um ein nebensächliches Merkmal handelt - auch möglich, den Stahl in Giesstrommeln zu behandeln, wo man im Vakuum arbeiten kann, z. B. in den durch das französische Patent 7°Λ>° 579 beschriebenen Trommeln, die evtl. mit einem Rührwerk - etwa unter Argonblasenbildung durch einen porösen Ziegel - ausgestattet sind.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Behandlung von fur die Herstellung von Haschinendraht bestimmtem flüssigen Stahl, dadurch gekennzeichnet, dass man einem extra-weichem, durch Frischen nach einem beliebigen Verfahren gewonnenen Stahl das gesamte Mangan oder einen Teil desselben direkt in die Herstollungsanlage beimischt, um auf den gewünschten Mangangehalt zu kommen, dann den so gewonnenen Stahl in eine erste Giesspfanne oder eine sonstige Giesseinrichtung giesst und in diese erste Giesspfanne Kohlenstoff in die flüssige Masse gibt, schliesslich den so gewonnenen Stahl in eine aweite Giesspfanne umgiesst und festgesetzte Hengen zunächst an Silizium und dann an Aluminium zusetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Stahl o,5 bis 1,5 Gew.>o Mangan, auf die JiLementform bezogen errechnet, zusetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man o,1 bis 1 ,o Gew.ja Kohlenstoffpulver in !Form von Graphit zusetzt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3? dadurch gekennzeichnet, dass man dem Stahl 0,06 bis o,26 % Si und o,ooo5 bis o,o1 p Al, auf die Elementform bezogen errechnet, zusetzt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen, zugesetzten Anteile Mangan, Silizium und Aluminium eine Zusammensetzung der Einschlüsse bewirken, die dem Bereich maximaler Plastizität des .Dreistoffdiagramms SiO₀ - AIpO₇ - I-ino entspricht, dargestellt durch Zone A der beigefügten Zeichnung.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass man ausserdem zusammen mit dem Silizium ein ergänzendes Beruhigungselement zusetzt, und zwar wahl v/eise Kalzium, Barium oder Strontium.

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ORIGINAL INSPECTED

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ergänzende Beruhigungselement in einer Menge von ο,οοΐ bis o,o4 auf die Elementform "bezogen errechnet, zugesetzt v/ird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorerhitzte und mit Gleitdüsen ausgestattete Giesspfannen verwendet werden, so dass der Stahl bei einer mindestens 5o°C über dem Punkt beginnender Verfestigung liegenden Temperatür in Blockformen gegossen v/erden kann.

onoo/ * /non/