DE4210179A1

DE4210179A1 - Gemisch als Beimengung zum Erschmelzen und Feinen von Stahl und Gußeisen und Verfahren zu seiner Anwendung

Info

Publication number: DE4210179A1
Application number: DE19924210179
Authority: DE
Inventors: Aleksander Ivanovic Filippov; Michail Vladlenovic Terentjev; Christian Leys
Original assignee: Socametal N V S A
Current assignee: Socametal N V S A
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-09-30
Anticipated expiration: 2012-03-27
Also published as: DE4210179C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Gemisch als Beimengung zum Erschmelzen und Feinen von kohlenstofflegierten, le gierten und hochlegierten Stählen, Gußeisen sowie NE- Metallen sowie ein Verfahren zu seiner Anwendung.

Es sind Schmelzverfahren für Stahl bekannt, bei denen Aluminium, Quarzsand und Magnesit als Gemische am Ende des Oxidationsprozesses zugesetzt werden. Sie bewirken, daß die Fließfähigkeit des Stahls erhöht und der Verzunderung beim Stahlformguß entgegenge wirkt wird. Die bekannten Gemische als Zusätze bei Schmelzprozessen haben den Nachteil, nur für Stahl anwendbar zu sein und gestatten nur unzureichend, schädliche Beimengungen und Einschlüsse zu beseiti gen. Eine wesentliche Verbesserung mechanischer Ei genschaften ist in den meisten Fällen nur über den höheren Einsatz von teuren Ferrolegierungsstoffen bzw. durch aufwendige Spezialverfahren, z. B. Vakuum schmelzen, möglich.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, unter Verwendung üblicher Schmelztechnologien und -aggrega ten eine Entgasung von Sauerstoff (O₂), Stickstoff (N₂) und Wasserstoff (H₂) zu bewirken sowie die Antei le an Kupfer (Cu), Phosphor (P), Schwefel (S), Arsen (As), Blei (Pb), Zinn (Sn) und Zink (Zn) zu verrin gern, um so mechanische Eigenschaften von Stahl und Gußeisen zu verbessern. Ferrolegierungen (FeSi, FeMn) und Desoxidationsmitteln (SiCa, CaF u. a.) einzuspa ren.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, im Schmelzkör per Bedingungen für die Bildung gasförmiger Silane (SiH₄, Si₂H₈ usw.) und gasförmigen Siliziumoxids (SiO) zu schaffen, die bei der Abkühlung der Schmelze aus ihr ausgeschieden werden und dabei die Gase Sauer stoff (O₂), Stickstoff (N₂) und Wasserstoff (H₂) bin den, so daß nur noch ein Rest verbleibt, der dem des Vakuumstahls entspricht. Sie entfernen auch Kupfer, Phosphor, Schwefel, Arsen, Blei, Zinn und Zink.

Das erfindungsgemäße Gemisch als Beimengung zum Schmelzprozeß von Stahl und Gußeisen besteht in der Kombination von zwei in der Anwendung beim Erschmel zen von Stahl an sich bekannten Komponenten, einem pulverförmigen Desoxidator und einem schüttfähigen Füllstoff und einer neuen dritten Komponente, einem Raffinationszuschlag. Dieser neuartige Raffinations zuschlag besteht aus Kochsalz (NaCl), Soda (CaCO₃), Borax (Na₂B₄O₂·1OH₂O) und Ferrotitan (FeTi). Das pul verförmige Desoxidationsmittel besteht vorzugsweise aus Aluminium (Al) und/oder Ferrotitan (FeTi) und/- oder Titan (Ti) und/oder Ferrocer und/oder Seltene Erden. Der schüttbare Füllstoff besteht vorzugsweise aus Quarzsand (Sio₂), Magnesit (Mgo) oder anderen neutralen Füllstoffen oder ihren Gemischen. Die drei genannten Komponenten des Gemisches als Beimengung zum Erschmelzen und Feinen von Stahl und Gußeisen steht durch folgende Mengenprozente im Verhältnis:

1. pulverförmiges Desoxidationsmittel\|3-15%
2. schüttfähiger Füllstoff	25-70%
3. Raffinationszuschlag	25-70%

Die einzelnen Bestandteile des Raffinationszuschlages haben folgende Werte in den Mengenprozenten:

NaCl
3 bis 15%
CaCO₃	50 bis 65%
Borax	10 bis 20%
FeTi	20 bis 35%.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Gemisches als Beimengung zum Erschmelzen und Feinen von Stahl und Gußeisen ist bei allen üblichen Schmelztechnologien und unter Nutzung der bekannten Schmelzaggregate an wendbar.

Das Verfahren zur Anwendung des erfindungsgemäßen Gemisches als Beimengung zum Erschmelzen und Feinen von Stahl und Gußeisen besteht darin, daß während der Oxidationsphase oder nach deren Beendigung in der nach üblicher Technologie erfolgten Schmelze das er finderische Gemisch der flüssigen Schmelze in einer Menge von 1,3 bis 6,5 kg pro Tonne flüssiger Schmel ze, vorzugsweise 4 kg pro Tonne, zugegeben wird.

Eine weitere Verbesserung der Entgasung, der Beseiti gung unerwünschter Beimengungen aus der Schmelze so wie der Erhöhung der mechanischen Eigenschaften von Stahl und Gußeisen wird durch einen weiteren erfin dungsgemäßen Verfahrensschritt erreicht, in dem beim Abstich unter den Strahl der Schmelze eine Menge von 20 bis 30 % der ersten Zugabe des erfindungsgemäßen Gemisches zugegeben wird.

Im Ergebnis der Anwendung des erfindungsgemäßen Gemi sches als Beimengung zum Erschmelzen und Feinen von Stahl und Gußeisen bei üblichen Technologien und un ter Verwendung bekannter Schmelzaggregate werden we sentliche Verbesserungen in der Plastizität, Zugfe stigkeit, Fließfähigkeit und Kerbschlagzähigkeit von Stahl und Gußeisen erzielt. Besonders hervorhebens wert ist der erreichte Grad der Entkupferung. Darüber hinaus werden Desoxidationsmittel (wie CaSi, CaF) eingespart, die Standfestigkeit des Ofen- und Pfan nenfutters erhöht, die Menge an Legierungsstoffen (FeSi, FeMn u. a.) über die Erhöhung ihrer Wirksamkeit verringert und der Abbrand während des Oxidations- Reduktionsprozesses vermindert.

Das erfindungsgemäße Gemisch als Beimengung zum Er schmelzen und Feinen von Stahl und Gußeisen und seine Anwendung in den üblichen Technologien und Aggregaten wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläu tert.

Beispiel Nr. 1

Erschmelzen eines Stahls mit einer chemischen Zusam mensetzung entsprechend Tabelle 1, Beispiel 1, in einem Lichtbogenofen, ausgekleidet mit saurem Futter, bei einer Kapazität von 6 Tonnen. Die Schmelze er folgt in bekannter und üblicher Verfahrensweise. Die Oxidationsphase wird bei einem Kohlenstoffgehalt von C = 0,4% begonnen und bei C = 0,2% beendet. Am Ende der Oxidationsphase werden 24 kg des erfindungsgemä ßen Gemisches in folgender Zusammensetzung hinzugege ben:

Nach ein bis zwei Minuten nach der Zuführung des er finderischen Gemisches werden bekannterweise FeSi und FeMn zu je 30 kg zugegeben. Außerdem befinden sich in der Gießpfanne 3 kg stückiges Aluminium.

In der Tabelle 1, Beispiel 1, sind die Ergebnisse der chemischen Analysen des erschmolzenen Stahls ohne und unter Verwendung des erfinderischen Gemisches darge stellt, in Tabelle 2, Beispiel 1, die mechanischen Eigenschaften.

Beispiel Nr. 2

Erschmelzen eines Stahls C30 (siehe auch Tabelle 1, Beispiel 2) in einem Lichtbogenofen, ausgekleidet mit einem sauren Futter, mit einer Kapazität von 25 Ton nen. Die Schmelze erfolgt in bekannter und üblicher Verfahrensweise. Die Oxidationsphase wird bei einem Kohlenstoffgehalt von C = 0,42% begonnen und bei C = 0,28% beendet. Am Ende der Oxidationsphase wer den 132 kg des erfinderischen Gemisches in folgender Zusammensetzung hinzugegeben:

Nach etwa zwei Minuten werden bekannterweise 180 kg FeSi und 240 kg FeMn hinzugegeben. In der Tabelle Beispiel 2, sind die Ergebnisse der chemischen Analy sen des erschmolzenen Stahls ohne und unter Verwen dung des erfinderischen Gemisches dargestellt, in der Tabelle 2, Beispiel 2, die mechanischen Eigenschaf ten.

Beispiel Nr. 3

Schmelze eines Stahls entsprechend Tabelle 1, Bei spiel 3, in einem Ofen, ausgekleidet mit saurem Fut ter, ohne die erste Schlacke abzulassen. Das Er schmelzen erfolgt in bekannter und üblicher Verfah rensweise. Die Oxidationsphase wird bei einem Kohlen stoffgehalt von C = 0,43% begonnen und bei C = 0,31% beendet. Am Ende der Oxidationsphase wer den 12 kg des erfinderischen Gemisches in folgender Zusammensetzung hinzugegeben:

Nach einer Minute werden bekannterweise 9 kg FeSi und 15 kg FeMn hinzugegeben. Nach weiteren fünf Minuten erfolgt der Abstich, und unter den Strahl der Schmel ze werden 4 kg des erfinderischen Gemisches zugege ben. In die Gießpfanne wurde 1 kg gestückeltes Alumi nium hineingegeben.

In der Tabelle 1, Beispiel 3, sind die Ergebnisse der chemischen Analysen des erschmolzenen Stahls ohne und unter Verwendung des erfinderischen Gemisches darge stellt, in Tabelle 2, Beispiel 3, die mechanischen Eigenschaften.

Claims

1. Gemisch als Beimengung zum Erschmelzen und Fei nen von Stahl und Gußeisen in beliebigen Aggre gaten, bestehend aus folgenden Bestandteilen:

1) pulverförmiges Desoxidationsmittel 3-15 Mengenprozente
2) schüttbarer Füllstoff 25-70 Mengenprozente
3) Raffinationszuschlag in Pulverform 25-70 Mengenprozente.

2. Das pulverförmige Desoxidationsmittel nach An spruch 2 besteht vorzugsweise aus Aluminium (Al) und/oder Ferrotitan (FeTi) und/oder Titan (Ti) und/oder Ferrocer und/oder Seltene Erden.

3. Der schüttbare Füllstoff nach Anspruch 1 besteht aus Quarzsand (SiO₂), Magnesit (MgO) oder ande ren neutralen Füllstoffen oder ihren Gemischen.

4. Der Raffinationszuschlag nach Anspruch 1 besteht aus Kochsalz (NaCl), Soda (CaCO₃), Ferrotitan (FeTi) und Borax (Na₂B₄O₂·10H₂O), vorzugswei se zu folgenden Anteilen: NaCl 3-15 Mengenprozente CaCO₃ 50-65 Mengenprozente Borax 10-20 Mengenprozente FeTi 20-35 Mengenprozente.

5. Verfahren zur Anwendung des Gemisches nach den Ansprüchen 1 bis 4 zum Schmelzen und Feinen von Stahl und Gußeisen in beliebigen Aggregaten ein führen von Reduktions- und Legierungsmitteln sowie des Ausbringens aus dem Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von gasförmigen Silanen (SiH₄), Si₂H₈ usw.) und gasförmigem Siliziummonoxid (SiO) und nachfolgend zur Entgasung von Sauerstoff (O₂), Stickstoff (N₂) und Wasserstoff (H₂), zur Verringerung der Anteile von Phosphor (P), Schwefel (S), Arsen (AS), Kupfer (Cu), Blei (Pb), Zinn (Sn) und Zink (Zn) zur Einsparung von Desoxidationsmitteln (Sica, CaF u. a.) zur Erhö hung der Standfestigkeit des Ofen- und Pfannen futters, zur Verringerung der Menge an Legie rungsstoffen (FeSi, FeMn und andere) durch Erhö hung ihrer Wirksamkeit und zur Verminderung des Abbrandes während des Oxidationsprozesses ein erfindungsgemäßes Gemisch nach den Ansprüchen 1 bis 4 in einer Menge von 1,3 bis 6,5 kg pro Ton ne flüssiger Schmelze, vorzugsweise 4 kg pro Tonne flüssiger Schmelze, und als Zusatzschritt beim Abstich unter den Strahl der Schmelze eine Menge von 20 bis 30% der ersten Zugabe des Ge misches nach den Ansprüchen 1 bis 4 zugegeben wird.