DE3704678C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer austenitischen Eisenlegierung gemäß dem Vorschlag des Patentanspruchs 1.

Die austenitischen Eisenlegierungen dieser Art haben als korrosionsfeste Stähle weitgehend Anwendung im Behälterbau für unterschiedliche Industriezweige gefunden, so zum Beispiel für die Papierindustrie, für die Seifenindustrie, für das Nahrungsmittelgewerbe, für Molkerei- und Brauereibetriebe und auch in der Salpetersäure-Industrie. Die Anfälligkeit dieser Stähle im Hinblick auf eine interkristalline Korrosion begrenzt indes ihre Verwendungsmöglichkeit unter thermischer Belastung, so daß sie selbst bei stabilisiertem Austenit nur bei sehr geringen Kohlenstoffgehalten thermisch belastbar sind. Bereits ein Kohlenstoffgehalt von etwa 0,05% begrenzt die langzeitige Anwendungstemperatur auf 300°C. Als ausgeschlossen gilt die Verwendung in Betriebsmedien, die einen Kornzerfall auslösen könnten, bei Wandstärken von mehr als 6 mm. Hierfür ist maßgeblich, daß bei dickeren Wandstärken infolge der herstellungsbedingten Erwärmungsprozesse einerseits und der nur sehr geringen Wärmeleitfähigkeit andererseits Sensibilisierungen stattgefunden haben, weil es wegen der materialbedingten Behinderung des Wärmeabflusses zumindest bereichsweise zu Chromkarbid-Ausscheidungen an den Korngrenzen gekommen ist. Um zu einer Stabilisierung zu kommen, in deren Verlauf die instabilen Karbide, insbesondere das Chromkarbid Cr₂₃C₆, eine Einformung erfahren, hat bei entsprechend dünnem, unter 6 mm starkem Material ein Anlassen auf etwa 1050°C mit anschließendem schroffen Abkühlen Sinn, jedoch wird bei dickeren Werkstücken das Kerngefüge hiervon nicht mehr erfaßt. Hinzu kommt, daß bei sehr großen Werkstücken eine derartige Wärmebehandlung nur noch sehr schwer durchführbar ist.

Der Gefahr des Kornzerfalls läßt sich zwar grundsätzlich mit herabgesetzten Kohlenstoffgehalten begegnen, jedoch verschlechtern sich hierdurch wiederum die mechanischen Festigkeitseigenschaften, so daß man tragende Querschnitte so stark wählen muß, daß für die interkristalline Korrosion sensibilisierte Kornzerfallsbereiche nicht mehr vermeidbar sind.

Die Erfindung lehrt nun eine neuartige Verwendung der klassischen nichtrostenden Stahlqualitäten, wie sie sich durch den Zusammensetzungsbereich

mehr als 0,06% C,
bis zu 1,0% Si,
bis zu 2,0% Mn,
17 bis 20% Cr,
 8bis 10% Ni,
Rest Eisen einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen,

kennzeichnen. Diese Stahlqualitäten werden nach dem Vorschlag der Erfindung für in der Bleiraffination einzusetzende Kessel bei Temperaturen von 850 bis 830°C verwendet.

Üblich ist in der Bleiraffination die Verwendung von Kesseln aus unberuhigten Flußstahlqualitäten, aus Gußeisen oder aus Schmiedeeisen. Diese Kessel weisen entsprechend ihrem Fassungsvermögen beträchtliche Wandstärken bis zu 40 mm auf, wobei indes ihre Haltbarkeit aus Korrosionsgründen nur begrenzt ist. So werden üblicherweise Haltbarkeiten zwischen 50 bis 150 Chargen bei der Entsilberung erzielt, während die Standzeit bei der Entschlickerung zwischen 4 und 10 Wochen beträgt. Übliche Kessel haben einen Durchmesser von etwa 3,5 m bei einer Höhe von bis zu 1,5 m. Das Fassungsvermögen liegt üblicherweise zwischen 100 bis 250 t. Für die Entschlickerungsbehandlung werden auch noch erheblich größere Einheiten gebaut.

Die Erfindung erlaubt es nun, auf Grund des verhältnismäßig hohen Kohlenstoffgehaltes der austenitischen Eisenlegierung von mechanischen Eigenschaftswerten auszugehen, die eine Verringerung der bekannt gewesenen Wandstärken bis auf etwa ein Drittel derselben gestatten, ohne daß dabei indes eine Wandstärke von 8 mm unterschritten werden muß. In diesem auf Grund der Werkstoff-Festigkeit gewählten Wanddickenbereich waren indes die erwähnten Verwendungsbeschränkungen unter dem Gesichtspunkt der Gefährdung durch interkristalline Korrosionen zu beachten, die zunächst der vorgeschlagenen Verwendung entgegenstanden. Sofern diese Verwendung indes in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Art erfolgt, ergeben sich trotz der wesentlich herabgesetzten Wandstärke, der schweißtechnischen Herstellung und der wärmebehandlungslosen Verwendung wesentlich höhere Standzeiten als bei den bekannt gewesenen Kesseln. So ließ sich für die bei der Entschlickerung eingesetzten Kesseln eine Haltbarkeit bis zu 73 Wochen erzielen, während bei den für die Entsilberung eingesetzten Kesseln die Haltbarkeit mindestens 600 Chargen betrug.

Die Kessel aus der vorgeschlagenen austenitischen Eisenlegierung weisen zweckmäßig höchstens 0,07% C auf. Die Festigkeit ist dabei hinreichend groß, so daß sich die Wandstärken unter 15 mm halten lassen.

Vor dem Schweißen erfahren die Werkstücke lediglich eine an sich bekannte Erwärmung auf etwa 150°C. Mit besonderem Vorteil wird das Unterschlacken-Schweißverfahren angewendet, weil es die Herstellung der Schweißverbindungsnaht in lediglich einer Lage erlaubt. Wesentlich ist hierbei ferner, daß jegliche Aufkohlung unterbleibt, so daß kein vermehrter Kornzerfall möglich ist. Auf den gekümpelten Boden wird dabei der zylindrische Schuß in üblicher Weise aufgeschweißt. Mit gutem Erfolg lassen sich auch das Unterpulver-Schweißverfahren sowie das MIG-Schweißverfahren einsetzen. In diesen Fällen wird die Schweißung jedoch in bis zu drei Lagen ausgeführt. Sämtliche Schweißverfahren sind z. B. beschrieben in Werkstoff-Handbuch "Stahl und Eisen", 4. Auflage, T 38-7 bis T 38-11.

Für die Betriebsweise der Kessel ist es von Vorteil, daß die im erforderlichen Ausmaß zu betreibende Heizung unter Sauerstoffüberschuß erfolgt. Hierdurch wird vermieden, daß in dem äußeren Rand der Kessel eine Aufkohlung eintritt, als deren Folge sonst eine interkristalline Korrosion von außen her zu besorgen wäre. Der Sauerstoff-Überschuß führt vielmehr noch zu einer Kohlenstoffverarmung in der Randzone, so daß gerade in diesen Bereichen ein Kornzerfall durch die Bildung instabiler Karbide verhindert wird. Weiterhin verläuft der korrodierende Angriff, der insbesondere von den oxydisch-bleihaltigen Schlacken ausgeht, von der Innenseite her weniger gravierend, weil auch hier das Sauerstoffpotential nach Durchdringung der oberflächigen Passivierungsschicht den Kohlenstoffgehalt in der Randzone reduziert. Zwar sind die Korrosionserscheinungen im Höhenbereich des Badspiegels ausgeprägt, jedoch weit weniger als im Falle der bekannten Kessel aus unberuhigten Flußstählen. Die vom Bad selbst ausgehenden korrodierenden Einflüsse sind durch die von der Raffination zu erfassenden Gehalte an Kupfer, Arsen, Antimon, Zinn und Zink bedingt. Der Bildung instabiler Graphitausscheidungen, die der interkristallinen Korrosion vorausgehen, steht indes der Einsatz der vorgeschlagenen Kessel in erheblicher Weise entgegen. So wird im Falle des Einsatzes im Anschluß an den Schachtofen bei jeder Charge die Temperaturobergrenze von mindestens 800°C bis 850°C eingehalten. Im Wege der Vorentschlickerung und Entschlickerung wird zwar die Temperatur auf etwa 500°C abgesenkt, so daß Kornzerfallsbereiche durchfahren werden, jedoch wird ein erheblicher Teil der ausgeschiedenen Chromkarbide von der jeweils folgenden Charge infolge der vorzunehmenden Erhitzung auf 800°C bis 850°C stabilisiert. Die benannte Erhitzungstemperatur läßt sich einhalten, weil das Werkblei normalerweise mit einer noch höheren Temperatur dem Schachtofen entnommen wird. Daher steht dieser Betriebsweise auch nicht entgegen, daß der Kessel bei Aufnahme der jeweils folgenden Charge unter bestimmten Voraussetzungen nicht vollständig entleert wurde.

Wird die hier verwendete Legierung auch beim Entsilbern eingesetzt, so erfahren die dabei eingesetzten Kessel zu dem Zeitpunkt, bei welchem das Zink bis zu etwa 3% der Schmelze zugesetzt wird, eine Erhitzung auf höchstens 480°, während sie sich anschließend mit der Schmelze bis auf etwa 320° abkühlen. Damit wird der vom Kohlenstoffgehalt abhängige Kornzerfallsbereich jeweils nur derart kurzfristig erreicht, daß insgesamt die erwähnte, beträchtliche Standzeitsteigerung verwirklicht werden kann.

Claims (7)

1. Verwendung einer Kohlenstoff enthaltenden, austenitischen Eisenlegierung mit bis zu 1,0% Si,
bis zu 2,0% Mn,
17 bis 20% Cr,
 8 bis 10% Ni,
mehr als 0,06% C,
Rest Eisen, einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen,für die Herstellung von zur Behandlung von Blei vorgesehenen Kesseln,
wobei die Legierung in einem Temperaturbereich zwischen 850 und 800°C für die Aufnahme des aus dem Schachtofen abgestochenen Werkbleis und der sich daran anschließenden Vorentschlickerung und Entschlickerung dienende Kessel eingesetzt wird,
die Wandstärke mehr als 8 mm beträgt,
die Herstellung schweißtechnisch erfolgt
und die betriebliche Belastung im Anschluß an die Herstellung ohne Wärmebehandlung vorgenommen wird.

2. Verwendung einer austenitischen Eisenlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke bis zu 15 mm beträgt.

3. Verwendung einer austenitischen Eisenlegierung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke vor dem Schweißen auf eine Temperatur von etwa 150°C vorgewärmt werden.

4. Verwendung einer austenitischen Eisenlegierung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenlegierungen bis zu 0,07% C aufweist.

5. Verwendung einer austenitischen Eisenlegierung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißung nach dem Unterschlacken- Schweißverfahren in einer Lage ausgeführt wird.

6. Verwendung einer austenitischen Eisenlegierung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißung nach dem Unterpulver- Schweißverfahren in bis zu drei Lagen ausgeführt wird.

7. Verwendung einer austenitischen Eisenlegierung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißung nach dem MIG- Schweißverfahren in bis zu drei Lagen ausgeführt wird.