DE4210179C2 - Gemisch als Beimengung beim Erschmelzen und Feinen von Stahl und Gußeisen und Verfahren zu seiner Anwendung - Google Patents
Gemisch als Beimengung beim Erschmelzen und Feinen von Stahl und Gußeisen und Verfahren zu seiner AnwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gemisch als Beimengung beim
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.
Aus der DE-OS 19 28 844 ist ein Stahlfeinungsmittel
bekannt, das aus fünf verschiedenen Komponenten besteht.
In der DE-AS 10 46 331 ist ein Brikett zur Entschwefelung,
Desoxidation, Raffination, Feinung und Entgasung
einer Metallschmelze offenbart.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, unter
Verwendung üblicher Schmelztechnologien und -aggrega
ten eine Entfernung 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.
Die Lösung der Aufgabe ist mit dem Gemisch gemäß
Anspruch 1 gegeben.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, in der Schmelze
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 von ihnen 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 beim
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 Desoxidationsmittel und einem schüttfähigen
Füllstoff und einer neuen dritten Komponente, einem
Raffinationszuschlag. Dieser neuartige Raffinations
zuschlag besteht aus Kochsalz (NaCl), Soda (CaCO3),
Borax (Na2B4O7·10H2O) 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 (Gew.-%):
| 1. pulverförmiges Desoxidationsmittel|3-15% | |
| 2. schüttfähiger Füllstoff | 25-70% |
| 3. Raffinationszuschlag | 25-70% |
Die einzelnen Bestandteile des Raffinationszuschlages
haben folgende Werte in Gewichtsprozenten:
| 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 beim Erschmelzen und Feinen
von Stahl und Gußeisen besteht darin, daß während der
Oxidationsphase oder nach deren Beendigung in der
nach üblicher Technologie erfolgten Schmelzbehandlung 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 beim 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, Dehnung 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 beim 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.
Erschmelzen eines Stahls mit einer chemischen Zusam
mensetzung entsprechend Tabelle 1, Beispiel 1, in
einem Lichtbogenofen, ausgekleidet mit saurem Futter,
mit einer Kapazität von 6 Tonnen. Die Behandlung der 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 in bekannter Weise FeSi und
FeMn in einer Menge von 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.
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 Behandlung der 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 in bekannter Weise 180 kg
FeSi und 240 kg FeMn hinzugegeben. In der Tabelle 1,
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.
Claims (5)
1. Gemisch als Beimengung beim Erschmelzen und Feinen
von Stahl und Gußeisen in beliebigen Aggregaten, bestehend
aus folgenden Bestandteilen:
- 1) einem pulverförmigen Desoxidationsmittel in einer Menge von 3-15 Gew.-%,
- 2) einem schüttbaren Füllstoff in einer Menge von 25-70 Gew.-%, und
- 3) einem Raffinationszuschlag in Pulverform, der aus Kochsalz (NaCl, Soda (CaCO₃), Ferrotitan (FeTi) und Borax (Na₂B₄O₇ · 10H₂O) besteht, in einer Menge von 25-70 Gew.-%.
2. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Desoxidationsmittel ausgewählt ist aus der
Gruppe Aluminium (Al), Ferrotitan (FeTi), Titan (Ti),
Ferrocer, Seltene Erden, oder deren Mischungen.
3. Gemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllstoff ausgewählt ist aus der
Gruppe Quarzsand (SiO2), Magnesit (MgO)
oder deren Mischungen.
4. Gemisch nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Raffinationszuschlag 3-15 Gew.-%
NaCl, 50-65 Gew.-% CaCO3, 10-20 Gew.-% Borax und 20-35
Gew.-% FeTi, bezogen auf den Raffinationszuschlag,
enthält.
5. Verwendung des Gemisches nach den Ansprüchen 1
bis 4 beim Schmelzen und Feinen von Stahl und Gußeisen
in beliebigen Aggregaten, wobei das Gemisch in einer
Menge von 1,3 bis 6,5 kg pro Tonne flüssiger Schmelze,
und als Zusatzschritt beim Abstich unter dem Strahl der Schmelze
in einer Menge von 20 bis 30% der ersten Zugabe des
Gemisches zugegeben wird.
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