DE60035812T2

DE60035812T2 - Verfahren zum Herstellen von Stahl

Info

Publication number: DE60035812T2
Application number: DE60035812T
Authority: DE
Inventors: Thomas R. New Kensington Parayil; David S. Allison Park Bergstrom; Raymond A. New Kensington Painter
Original assignee: ATI Properties LLC
Current assignee: ATI Properties LLC
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: EP1238118B1; EP1238118A4; ZA200202533B; AU1609901A; DE60022899D1; DE60022899T2; US6273973B1; BR0016073A; DE60035812D1; MXPA02003839A; EP1238118A2; CN100338237C; ATE368754T1; CA2388021A1; JP2011225997A; AU775729B2; EP1626097A1; JP5587833B2; JP2014111838A; EP1626097B1

Description

Die vorliegende Patentanmeldung ist eine Teilanmeldung der europäischen Patentanmeldung Nr. 00 978 659.1 , die einen martensitischen Stahl und ein Verfahren zur Herstellung desselben beansprucht, wie hier beschrieben.
Die folgende Erfindung ist auf Stahlherstellungsverfahren für martensitische rostfreie Stähle gerichtet, insbesondere für rostfreie Stähle des Typs 420. Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Verfahren zum Verarbeiten eines martensitischen rostfreien Stahls des Typs 420 auf eine Dicke und mit einer Mikrostruktur gerichtet, die für die Herstellung von Rasierklingen geeignet ist.
BESCHREIBUNG DES HINTERGRUNDS DER ERFINDUNG
Weil beim Rasieren der Klingenstahl mit Feuchtigkeit in Kontakt kommt, ist rostfreier Stahl eine natürliche Wahl für Anwendungen in Rasierklingen. Rasierklingen werden typischerweise aus einer Blechrolle rostfreien Stahls hergestellt, die zu einem Streifen sehr geringer Dicke (weniger als 0,254 mm (zehn mil) gewalzt worden ist, und die auf eine geeignete Breite geschlitzt worden ist. Der aufgewickelte Stahlstreifen wird abgerollt, geschärft, gehärtet, passend beschichtet und zu einer Klingenstruktur verschweißt, derart, dass er gegen die Haut gebracht werden kann.
Stahl, der als Rasierklingenmaterial verwendet wird, enthält vorzugsweise sekundäre Carbidteilchen, die eine einheitliche im allgemeinen kugelförmige Form aufweisen, die eine einheitliche Größe von weniger als 15 Mikrometern und eine einheitliche Verteilung aufweisen und die in einer Konzentration von etwa 50 bis 200 Carbidteilchen je 100 Quadratmikrometern vorliegen, wie bei hoher Vergrößerung zu beobachten ist. Wenn die sekundären Carbidteilchen innerhalb des Stahls keine einheitliche Größe und Verteilung aufweisen, kann sich der Stahl zum Beispiel während der Hitzebehandlungen, die bei der Herstellung von Rasierklingen angewendet werden, verziehen. Ein Verziehen des Stahls während der Hitzebehandlung wird als „Disk" bezeichnet, und eine nur geringe Menge an Dish ist Grund genug, den Stahl zurückzuweisen. Der Stahl ist auch vorzugsweise im wesentlichen frei von primären Carbiden oder Carbidteilchenbündeln, die eine Länge von 15 Mikrometern überschreiten. Es wird auch bevorzugt, dass der Stahl im wesentlichen frei von nichtmetallischen Mikroeinschlüssen ist und keine Seigerungs-, Aufkohlungs← oder Entkohlungszonen enthält. Primäre Carbidteilchen und nichtmetallische Mikroeinschlüsse sind typischerweise von großer Größe, von brüchiger Natur und weisen eine geringe Bindung zu der Stahlmatrix auf. Als solche können sie während des Schärfens des Stahls „Ausrisse" bewirken. Ein Ausriss kommt während des Schärfens vor, wenn das Carbidteilchen oder der Einschluss aus dem Stahl gezogen wird, was eine mit Zacken versehene Oberfläche hinterlässt, die man während des Rasierens spüren kann.
Zusätzlich zur Erfüllung der obigen mikrostrukturellen Kriterien muss rostfreier Stahl, der für die Herstellung von Rasierklingen verwendet wird, auch zusätzlichen. qualitativen und quantitativen Kriterien genügen, die von den einzelnen Rasierklingenherstellern aufgestellt werden und welche die Eignung zum Rasieren demonstrieren. Einige dieser zusätzlichen Kriterien wurden ausgewertet, nachdem Proben des Stahlstreifens vom Hersteller modifiziert worden sind, um eine geschärfte Kante, zusätzliche Martensite (d.h. verbesserte Härte) und eine nichtmetallische Beschichtung einzubauen.
Rasierklingen werden gewöhnlich aus einem Streifen bestimmter kohlenstoffreicher rostfreier 420er-Stähle hergestellt. (420er-Stähle weisen die nominale Zusammensetzung von min. 0,15 Kohlenstoff, max. 1,00 Mangan, max. 1,00 Silizium und 12,0 bis 14,0 Chrom auf, alles in Gewichtsprozenten.) Die 420er-Stähle, die als Rasierklingenmaterial verwendet werden können, müssen eine Chemie aufweisen, die so verarbeitet werden kann, dass sie die obigen mikrostrukturellen Erfordernisse erfüllen. Die Stähle müssen auch zu einem einheitlichen Streifen geringer Dicke verarbeitet werden können, mit einer Dicke von typischerweise 0,008–0,01 cm (3 bis 4 mil), einer einheitlichen Breite, und weisen vorzugsweise keine Oberflächendefekte oder Kantenhaarrisse auf. Weil der Stahlstreifen typischerweise aus großen Blöcken hergestellt wird, die Tausende von Pfunden wiegen, ist während der Verarbeitung die Gesamtverringerung der Dicke, die erforderlich ist, um eine Dicke von 3 bis 4 mil zu erreichen, extrem. Das Erfordernis, ein Endmaterial geringer Dicke zu erhalten, während auch die anderen oben erörterten Erfordernisse erfüllt werden müssen, macht notwendigerweise die Verarbeitung des Materials komplizierter und begrenzt das Feld geeigneter chemischer Zusammensetzungen der Chargen und geeigneter Verarbeitungsregimes.
Dementsprechend besteht ein Bedarf für ein Verfahren zur Verarbeitung von 420er rostfreien Stählen auf eine einheitliche geringe Dicke, bei dem die obigen mikrostrukturellen Kriterien erfüllt werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zielt auf den oben beschriebenen Bedarf ab durch Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen eines 420er martensitischen rostfreien Stahls auf eine Dicke und mit einer Mikrostruktur und anderen Eigenschaften, die für die Anwendung als Rasierklingenmaterial geeignet sind. Das Verfahren umfasst den Schritt des Unterziehens mindestens eines Teils einer Schmelze eines martensitischen rostfreien Stahls einer Elektroschlacke-Umschmelzbehandlung (ESR). In einem der ESR-Behandlung folgenden Schritt wird der Stahl auf eine Temperatur erhitzt, die mindestens so hoch ist wie die niedrigste Temperatur, bei der sich alle der Carbide, die sich in dem Stahl bilden können, auflösen werden, und nicht höher als die Nullzähigkeitstemperatur des Stahls. Der Stahl wird für eine Zeitperiode auf dieser Temperatur gehalten, die ausreicht, alle primären Carbidteilchen in dem Stahl aufzulösen, die länger sind als 15 Mikrometer. Auf die Hitzebehandlung folgend kann der Stahl durch eine Reihe warmer und kalter Verkleinerungsschritte auf einen Streifen einer gewünschten Dicke (für Rasierklingenanwendungen typischerweise weniger als 0,254 mm (10 mil) verkleinert werden. Der Stahl kann zwischen den Kaltwalzschritten geglüht werden, um die kalt bearbeitete Struktur innerhalb des Stahls geeignet umzukristallisieren und einen Bruch oder inakzeptable Haarrisse während der kalten Verkleinerungen zu verhindern.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann angewendet werden auf einen Stahl mit der chemischen Zusammensetzung eines martensitischen rostfreien 420er-Stahls und ist besonders gut geeignet für rostfreie 420er-Stähle, die mindestens das folgende enthalten, alles in Gewichtsprozenten:
0,65 bis 0,70 Kohlenstoff
0 bis 0,025 Phosphor;
0 bis 0,020 Schwefel;
0,20 bis 0,50 Silizium;
0,45 bis 0,75 Mangan;
12,7 bis 13,7 Chrom;
0 bis 0,50 Nickel; und
gelegentliche Verunreinigungen.
Die vorliegende Erfindung offenbart auch bestimmte neue martensitische rostfreie 420-er Stähle, welche mindestens das folgende enthalten, alles in Gewichtsprozenten:
0,65 bis 0,70 Kohlenstoff;
0 bis 0,025 Phosphor;
0 bis 0,020 Schwefel;
0,20 bis 0,50 Silizium;
mehr als 0,0004 Bor und/oder mehr
als 0,03 Stickstoff;
0,45 bis 0,75 Mangan;
12,7 bis 13,7 Chrom;
0 bis 0,50 Nickel; und
gelegentliche Verunreinigungen.
Solche Stähle können durch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilsbringend verarbeitet werden, damit sie eine Mikrostruktur enthalten, die im wesentlichen frei von einzelnen und gebündelten primären Carbiden ist, die 15 Mikrometer in der Länge überschreiten, und einen Mittelwert von 50 bis 200 sekundären Carbiden je Bereich von 100 Quadratmikrometern, betrachtet bei hoher Vergrößerung.
Der Leser wird die vorstehenden Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ebenso zu würdigen wissen wie andere nach Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung. Der Leser kann solche zusätzlichen Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung auch durch die Benutzung der Erfindung verstehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Man kann die Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung besser verstehen durch Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, die folgenden Inhalt haben:
1 ist eine mikrofotografische Aufnahme (1500x) einer Probe des Materials von Charge RV 1662 nach einem letzten Glühen bei einer Dicke von gerade unter 0,008 cm (0,003 Inch);
2 ist eine mikrofotografische Aufnahme (1500x) einer Probe eines herkömmlichen Materials, das kommerziell für Anwendungen in Rasierklingen verwendet wird;
3 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (8000x) einer Probe des Materials von Charge RV 1663, das zu einer Dicke von 0,008 cm (0,003 Inch) verarbeitet wurde;
4 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (8000x) einer Probe des Materials von Charge RV 1664, das zu einer Dicke von 0,008 cm (0,003 Inch) verarbeitet wurde;
5 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (8000x) einer Probe des Materials von Charge RV 1665, das zu einer Dicke von 0,008 cm (0,003 Inch) verarbeitet wurde;
6 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (8000x) einer Probe des Materials von Charge RV 1666, das zu einer Dicke von 0,008 cm (0,003 Inch) verarbeitet wurde;
7 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (8000x) einer Probe herkömmlichen rostfreien Stahls, der für Anwendungen in Rasierklingen verwendet wird;
8 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (8000x) einer Probe des Materials der Werks-Charge 057867, das von der Dicke eines warmgewalzten Streifen auf 0,008 cm (0,003 Inch) gewalzt wurde.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rostfreien Stahlstreifens, der geeignet ist für Anwendungen in Rasierklingen. Die Eigenschaften eines solchen Streifens umfassen eine einheitliche geringe Dicke (weniger als 0,254 mm (10 mil)) die mikrostrukturellen und anderen oben beschriebenen Eigenschaften. Verarbeitet weist der Stahlstreifen vorzugsweise eine Mikrostruktur auf, die im wesentlichen frei von nichtmetallischen Mikroeinschlüssen und großen (größer als 15 Mikrometer) primären Carbiden und gebündelten Carbiden ist. Der Stahlstreifen beinhaltet auch vorzugsweise eine im allgemeinen einheitliche Verteilung kleiner sekundärer Carbide und das Fehlen von Oberflächenentkohlung, und der Streifen muss enge Dimensionstoleranzen einhalten (zum Beispiel sind die Toleranzen für Dicke, Breite, Dish und Wölbung sehr eng). Typischerweise werden für Anwendungen in Rasierklingen martensitische rostfreie 420er-Stähle verwendet. 420er-Stähle enthalten gewöhnlich 0,2 bis 0,4 Gewichtsprozent Kohlenstoff, können aber auch deutlich höhere Kohlenstoffanteile enthalten, wenn sie für Anwendungen in Rasierklingen hergestellt wurden.

Im Zentrum der Untersuchungen der Erfinder standen kohlenstoffreiche rostfreie 450-er Stähle mit der chemischen Grundzusammensetzung und der angestrebten chemischen Zusammensetzung in Tabelle 1. TABELLE 1

Element	C	Mn	Si	P	S	N	B	Cr	Ni	Fe
chem. Grund-zusammensetzg.	0,65–0,70	0,45–0,75	0,20–0,50	0,025 max.	0,020 max.	–	–	12,7–13,7	0,50 max.	Rest
angestrebte chem. Zusammenetzg.	0,675	0,70	0,40	nwm*	nwm*	0,025	–	13,0	0,10	Rest

* so niedrig wie möglich

Versuche wurden durchgeführt, um die Verfahrensparameter (Temperaturen, Zeiten usw.) zu bestimmen, die notwendig sind, um in den Stählen innerhalb der chemischen Grundzusammensetzung aus Tabelle 1 große primäre Carbide aufzulösen und eine einheitliche Verteilung der sekundären Carbide zu erzeugen. Weitere Untersuchungen wurden vorgenommen, um ein Verarbeitungsregime zu bestimmen, um die Blöcke der Materialien, die sich innerhalb der chemischen Grundzusammensetzung aus Tabelle 1 befinden, auf eine Dicke von etwa 0,008 cm (0,003 Inch) zu verkleinern und dabei exzessive Haarrisse zu vermeiden und die vorteilhafte Mikrostruktur zu behalten, die durch die Hochtemperaturverarbeitung erreicht wurde. Zwei VIM-Chargen von 22,7 kg (50 lb., Chargen RV 1661 und RV 1662) rostfreien 450-er Stahls, der die Grundkenndaten aus Tabelle 1 aufweist, wurden mit den tatsächlichen chemischen Zusammensetzungen der Tabelle 2 aufbereitet. TABELLE 2

Charge C Mn Si P S N B Cr Ni Fe

RV 1661 0,65 0,66 0,43 0,005 0,0038 0,028 0,0004 13,16 0,12 Rest

RV 1662 0,69 0,71 0,39 0,006 0,004 0,021 0,0002 13,07 0,13 Rest
Aus Charge RV 1661 wurde ein Block gegossen, man ließ ihn auf Raumtemperatur abkühlen, und dann wurde er wieder auf 1260°C (2300°F) erhitzt, für drei Stunden bei dieser Temperatur (time-at-temperature, T.A.T.), vor dem Warmwalzen. Der aus Charge RV 1662 gegossene Block wurde heiß transportiert, wieder erhitzt und zu einem heißen Streifen von 0,356 cm (0,140 Inch) gewalzt, bevor man ihn auf Raumtemperatur abkühlen ließ. Obgleich die gegossene Mikrostruktur des Blocks aus Charge RV 1661 viele große Carbide enthielt, traf dies für Proben aus dem Streifen aus Charge RV 1662 nicht zu. Nachdem es wieder auf 1260°C (2300°F) erhitzt wurde, für 3 Stunden T.A.T. gehalten wurde und dann zu einem heißen Streifen von 0,356 cm (0,140 Inch) gewalzt wurde, war die Mikrostruktur des Materials RV 1661 mit der des Materials von Charge RV 1662 identisch. Eine dreistündige Hitzebehandlung bei 1260°C (2300°F) löste also die primären Carbide auf, die in dem luftgekühlten Block vorlagen, und löste das Problem bleibender großer primärer Carbide in dem heißen Streifen.
Die Mikrostrukturen der heißen Streifen von 0,356 cm (0,140 Inch), die aus dem Material der Chargen RV 1661 und RV 1662 erzeugt wurden, bestanden aus einer entkohlten äußeren Schicht aus Martensit und einem Inneren, das hauptsächlich aus zurückgehaltenem Austenit bestand und etwa 15 bis 20% Martensit und eine Korngrenzphase, vermutlich Carbide, enthielt. Das Material in den heißen Streifen war brüchig und konnte nicht ohne Sprungbildung kaltgewalzt werden. Deswegen wurden Teile des heißen Streifens aus Charge RV 1662 durch langsames Erhitzen der Teile auf 760°C (1400°F), Halten auf Temperatur für zehn Stunden und langsames Abkühlen einem Kastenglühen unterzogen. Diese Prozedur ließ das Austenit und Martensit in dem Material sich in Ferrit und Carbide zersetzen. Der kastengeglühte heiße Streifen wurde bestrahlt und dekapiert, um Oberflächenzunder zu entfernen. Nach dem Kaltwalzen traten merkliche Kanten-Haarrisse auf, und deswegen wurde das Kaltwalzen wiederholt, nachdem der heiße Streifen kantenbeschnitten und für zwei Minuten T.A.T. bei 760°C (1400°F) geglüht worden war. In diesem Zustand wurde das Material erfolgreich von dem heißen Streifen auf 0,152 cm (0,060 Inch) kaltgewalzt. Der kurze Glühschritt verringerte deutlich das Maß an Kantenhaarrissen beim Kaltwalzen zu dem Material von 0,152 cm (0,060 Inch). Das kaltgewalzte Material von 0,152 cm (0,060 Inch) wurde dann kantenbeschnitten, erneut für zwei Minuten T.A.T. bei 760 °C (1400°F) geglüht und auf 0,061 cm (0,024 Inch) kaltgewalzt. Das Material von 0,061 cm (0,024 Inch) wurde kantenbeschnitten und geglüht, kaltgewalzt auf 0,023 cm (0,009 Inch), kantenbeschnitten und geglüht und schließlich kaltgewalzt auf 0,008 cm (0,003 Inch) und geglüht. Die Mikrostruktur des Materials von 0,008 cm (0,003 Inch) nach dem letzten Glühen ist in 1 in einer Vergrößerung von 1500X dargestellt. Primäre Carbide in dem Material waren während des dreistündigen Ausgleichglühens aufgelöst worden, und die sekundären Carbidteilchen innerhalb des Materials blieben einheitlich und gleichmäßig verteilt in jedem Schritt der Verkleinerung auf die endgültige Dicke, welches wichtige Eigenschaften sind, um Brüche und Ausrisse zu vermeiden, wenn es für Anwendungen in Rasierklingen verwendet wird. Die Reinheit des Materials der endgültigen Dicke war ebenfalls akzeptabel. Die Mikrostruktur des Materials der Dicke von 0,008 cm (0,003 Inch) (1) war im Vergleich zu der, die in einer Probe herkömmlichen rostfreien Stahls beobachtet wurde, der kommerziell für Anwendungen in Rasierklingen verwendet wird (2), besser. Die Materialien, die aus den Chargen RV 1661 und 1662 erzeugt wurden, enthielten durchschnittlich 187 (RV 1661) und 159 (RV 1662) Carbidteilchen je Fläche von- 100 Quadratmikrometern, betrachtet bei einer Vergrößerung von 8000X. Der durchschnittliche Carbidteilchen-Zählwert für das herkömmliche Material, gemessen in selber Weise, betrug 168. Die Erfinder schlossen daher, dass eine Hochtemperatur-Wiedererhitzung auf eine Temperatur von mindestens etwa 1260°C (2300°F) und unterhalb der Erstarrungstemperatur des Stahls angewendet werden kann, um eine Mikrostruktur zu erzielen, die für Anwendungen in Rasierklingen geeignet ist. Darauf folgende Glühschritte bei niedrigerer Temperatur zum Spannungsabbau, angewendet, um das Kaltwalzen ohne Bruch der Streifen zu erleichtern, beeinflussten die Mikrostruktur, die durch die Wiedererhitzung auf 1260°C (2300°F) erzielt wurde, nicht erheblich.
Blöcke, die in einem Hüttenwerk kommerziellen Maßstabes erzeugt und gewalzt wurden, wurden ebenfalls ausgewertet. Eine Schmelze von 6356 kg (14000 lb.)(Schmelze 0507876) wurde durch VIM auf die angestrebte und tatsächliche chemische Zusammensetzung der Tabelle 3 aufbereitet. Obwohl VIM angewendet wurde, um die Schmelze zu erzeugen, versteht es sich, dass jedes andere geeignete Verfahren zum Aufbereiten einer Schmelze (wie zum Beispiel Argon-Sauerstoff-Entkohlung) angewendet werden kann. TABELLE 3

C Mn P S Si Cr Ni Al Mo Cu

tatsächlich 0,69 0,59 0,011 0,005 0,46 13,05 0,13 0,01 0,01 0,01

erstrebt 0,68 0,65 0,012 nwm 0,3 13,1 0,1 nwm nwm nwm

Ti N Pb Sn B Co

tatsächlich 0,002 0,031 0,0007 0,004 0,004 0,003

erstrebt nwm 0,025 nwm nwm nwm nwm
Zwei Blöcke von 3178 kg (7000 lb.) wurden aus der Schmelze gegossen. Ein Block von 3178 kg (7000 lb.) wurde für 6 Stunden T.A.T. einem Glühschritt zum Spannungsabbau bei 677°C (1250°F) unterzogen. Der Block wurde dann einer Elektroschlacke-Umschmelzbehandlung (ESR) unterzogen, um Einschlüsse zu entfernen und die Homogenität innerhalb des Blocks zu erhöhen. ESR umfasst das Kontaktieren einer Elektrode des Materials, das gefrischt werden soll, mit einer Schlacke in einem Frischbehälter mit offenem Boden. Elektrischer Strom wird durch einen Stromkreis geleitet, der die Elektrode und die Schlacke beinhaltet, und erhitzt beide. Das Material schmilzt an seinem Kontaktpunkt mit der erhitzten Schlacke, und Tröpfchen des geschmolzenen Materials gelangen durch die Schlacke und werden gesammelt. Das Material wird gefrischt, während es durch die erhitzte leitende Schlacke hindurchgelangt und diese kontaktiert. Die Grundbestandteile einer typischen ESR-Vorrichtung sind u.a. eine Stromquelle, ein Elektroden-Zuführmechanismus, ein wassergekühlter Behälter mit offenem Boden und eine Schlacke. Die spezielle verwendete Schlackeart wird von der bestimmten Legierung abhängen, die gefrischt werden soll. Die ESR-Behandlung ist wohlbekannt und wird breit angewendet, und die Betriebsparameter, die für irgendein bestimmtes Metall oder eine Legierung erforderlich sind, können vom Durchschnittsfachmann leicht ermittelt werden. Dementsprechend ist eine weitere Erörterung der Konstruktionsweise oder des Betriebsmodus einer ESR-Vorrichtung oder des bestimmten Betriebsverfahrens, das für eine bestimmte Legierung angewendet wird, nicht erforderlich.
Die ESR-Behandlung, die im vorliegenden Verfahren angewendet wurde, verringerte die Seigerung innerhalb des Blocks und erlaubte, dass der Block schnell abkühlte, wodurch die Größe primärer Carbide, die in dem Block gebildet wurden, begrenzt wurde. Die kleineren Carbide können bei Temperaturen unterhalb der Erstarrungstemperatur des Blockmaterials leichter aufgelöst werden. Der Block, der aus der ESR-Behandlung entstand, war 33 cm (13 Inch) im Durchmesser groß. Obgleich ESR angewendet wurde, können andere geeignete Umschmelztechniken wie z.B. Vakuumlichtbogen-Umschmelzen angewendet werden.
Der Elektroschlacke-umgeschmolzene Block wurde zum Spannungsabbau für 8 Stunden T.A.T. bei 677°C (1250°F) geglüht. Das Glühen zum Spannungsabbau verringerte Eigenspannungen innerhalb des Blocks, um Sprünge der Bramme zu verhindern. Vorzugsweise wird das Glühen zum Spannungsabbau bei einer Temperatur durchgeführt, die nicht so hoch ist, dass sie Carbide innerhalb des Blocks vergröbert. Die Enden des geglühten Blocks wurden abgeschnitten, was das Gewicht des Blocks um etwa 25 verringerte. Die abgeschnittenen Enden wurden verwendet, um eine thermische Behandlung im Werksmaßstab zu entwickeln, die primäre Carbide wirksam auflöst und sekundäre Carbide innerhalb des Blocks geeignet verteilt. Der geglühte Block wurde dann für mindestens eine Stunde T.A.T. wieder auf 1232°C +/– 14°C (2250°F +/– 25°F) erhitzt und zu einer Brammengröße von 15,24 cm × 83,8 cm (6 × 33 Inch) im Querschnitt warmgewalzt. Die Wiedererhitzungstemperatur lag unterhalb der Erstarrungstemperatur des Materials, um ein Erweichen zu verhindern. Die Bramme wurde dann zum Spannungsabbau für 8 Stunden T.A.T. bei 677°C (1250°F) geglüht. Die geglühte Bramme wurde im folgenden einem Unrundschleifen mit der Körnung 12 unterzogen, um Oberflächenzunder zu entfernen, und jegliche Kantendefekte wurden durch Schleifen entfernt.
Versuche, die die Endprobenstücke benutzten, die vorher von der Bramme von 15,24 cm (6 Inch) entfernt wurden, zeigten, dass eine Temperatur im Bereich von 1260°C (2300°F) bis etwa 1316°C (2400°F) und vorzugsweise 1260 bis 1288°C (2300 bis 2350°F) für mindestens 3 Stunden T.A.T. ausreichend ist, um primäre Carbide in großen Blöcken (454 kg (1000 Pfund) oder größer) des Werkschargenmaterials aufzulösen. Es ist anzunehmen, dass solche Temperaturbereiche auch benutzt werden können, um Carbide innerhalb großer Blöcke jedes rostfreien 420er-Stahls aufzulösen. Allgemeiner zogen die Erfinde den Schluss, dass primäre Carbide in einem großen Block jeder Legierung entsprechend aufgelöst werden können, indem der Block einer Temperatur ausgesetzt wird, die mindestens so hoch ist wie die niedrigste Temperatur, bei der alle Carbide, die sich in dem Block bilden können, sich auflösen, und nicht höher als die Nullzähigkeitstemperatur des Blockmaterials. Solche Temperaturen können für ein bestimmtes Material von einem Durchschnittsfachmann ohne größeren Aufwand bestimmt werden. Der Block wird für eine Zeitperiode, die ausreicht, Carbide entsprechend aufzulösen, auf der Temperatur gehalten. Material, das einer Temperatur oberhalb der Nullzähigkeitstemperatur ausgesetzt wird, wird im allgemeinen zuviel Flüssigkeit einschließen, um das Material zufriedenstellend gewalzt werden zu lassen. Die Nullzähigkeitstemperatur eines Materials ist die Temperatur, bei der keine Längenzunahme auftritt (d.h. das Material bricht ohne Dehnung), wenn eine Probe des Materials unter den folgenden Bedingungen unter Zugspannung gesetzt wird: ein 10,8 cm (4,25 Inch) langer zylindrischer Stab des Materials mit einem Durchmesser von 0,64 cm (0,25 Inch) wird mit 56°C (100°F)/Sekunde auf die Untersuchungstemperatur erhitzt, für 60 Sekunden auf Temperatur gehalten und mit einer Querhaupt-Trenngeschwindigkeit von 12,7 cm (5 Inch)/Sekunde zum Bruch gezogen.
Nullzähigkeitsuntersuchungen wurden an Material aus dem 33cm(13 Inch)-Block durchgeführt, der aus der Schmelze 057876 erzeugt wurde, bei Nullzähigkeitsuntersuchungstemperaturen von 2250, 2275, 2300 und 2350°F. Die Untersuchungen zeigten eine Nullzähigkeitstemperatur von etwa 1204°C (2200°F) für das Material des 33cm(13 Inch)-Blocks. Nachdem jedoch der 33cm(13 Inch)-Block zu einer 15,24cm(6 Inch)-Bramme heruntergewalzt wurde, konnte sie nach einer Wiedererhitzung auf 1288°C (2350°F) warmgewalzt werden. Diese Ergebnisse zeigen, dass das Verringern der Dicke des Blocks durch Walzen die Nullzähigkeitstemperatur erhöht. Dies ist bedeutsam, da, als sehr allgemeine Annäherung, das Erhöhen der Temperatur des Carbid-Auflösungsschrittes im vorliegenden Verfahren um 28°C (50°F) die Zeit auf der Temperatur um 50 verkürzt, die notwendig ist, um die primären Carbide entsprechend aufzulösen. Es würde daher eine unbefriedigend lange Zeit erfordern, primäre Carbide bei 1204°C (2200°F) aufzulösen. Das Herunterwalzen eines Blocks zu einer Bramme von etwa 50% seiner Dicke erhöht die Nullzähigkeitstemperatur und erlaubt, dass der Schritt der Carbidauflösung bei einer wesentlich höheren Temperatur in einer deutlich kürzeren Zeit ausgeführt wird.
Die 15,24cm(6 Inch)-Bramme des Materials der Schmelze 057876 wurde in einen Wiedererhitzungsofen geladen und für 3 Stunden T.A.T. auf 1288°C (2350°F) wiedererhitzt und dann sofort auf eine Dicke von 0,30 cm bis 0,32 cm (0,120 Inch bis 0,125 Inch) warmgewalzt und aufgewickelt. Eine Probe wurde in der Transportstangenzone abgeschnitten, als das Material etwa 2,54 cm (1 Inch) dick war, und durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) analysiert. Es wurden weder Anzeichen primärer Carbide oder großer Teilchenbündel von Carbiden entdeckt, noch lagen viele Einschlüsse vor. Dies bestätigte, dass ein dreistündiges Halten auf einer Temperatur von mindestens etwa 1288°C (2350°F) ausreicht, um die primären Carbide in der Mikrostruktur für das Material, das verarbeitet wurde, aufzulösen. Eine Verflüssigung trat während der Carbidauflösungs-Hitzebehandlung an den Korngrenzen auf, aber diese Tatsache beeinflusste das Warmwalzen des Materials oder die Qualität des heißen Streifens nicht negativ, was zeigt, dass ein gewisses Maß an Anschmelzen tolerabel ist. Die T.A.T., die wirksam- ist, um primäre Carbide entsprechend aufzulösen, wäre für größere Carbide länger. Die Größe der Carbide nimmt typischerweise zu, wenn die Blockgröße zunimmt, weil größere Blöcke während der Verfestigung langsamer abkühlen.
Als nächstes wurde die Blechrolle des Materials von 0,30 cm bis 0,32 cm (0,120 Inch bis 0,125 Inch) in einem Ofen für 48 Stunden bei 746°C (1375°F) kastengeglüht. Vorzugsweise sollte die Ofentemperatur nicht 760°C (1400°F) überschreiten, um eine Carbidvergröberung zu vermeiden, und die T.A.T. bei 746°C (1375°F) kann bis zu 10 Stunden kurz sein. Die Blechrolle wurde wie benötigt kantenbeschnitten, um Kantenhaarrisse und Brüche während der Kaltverkleinerung zu vermeiden, und dann erneut für eine Gesamtzeit von 36 Stunden bei 746°C (1375°F) kastengeglüht. Wie beim vorhergehenden Kastenglühen sollte die Temperatur vorzugsweise nicht 760°C (1400°F) überschreiten. Obwohl Kastenglühen angewendet wurde, könnte zum Beispiel auch Strangglühen verwendet werden und würde das Verfahren beschleunigen. Die geglühte Blechrolle wurde dann bestrahlt und dekapiert, um Oberflächenzunder und Korrosion zu entfernen. Um das Material auf die gewünschte Dicke von 0,008 cm (0,003 Inch) zu verkleinern, wurden aufeinander folgende schrittweise Kaltwalzschritte angewendet, gefolgt von Strangglühschritten, mit Kantenbeschneidung, wenn erforderlich, um Haarrisse zu entfernen.
Es wird angenommen, dass der ESR-Schritt mit dem oben beschriebenen Wiedererhitzungsschritt zur Carbidauflösung zusammenwirkt, um im wesentlichen alle primären Carbide aus der Mikrostruktur zu entfernen und eine geeignete Größe, Form, Verteilung und Konzentration der sekundären Carbide in großen (454 kg (1000 Pfund) oder größer) Blöcken zu erzeugen. Der Elektroschlacke-Umschmelzschritt verbesserte nicht nur die Reinheit des Blocks, sondern sorgte auch für einen homogeneren, einheitlicheren Block mit einem verringerten Maß an Seigerung des Kohlenstoffs und anderer Komponenten. Es wird angenommen, dass die verringerte Kohlenstoffseigerung, die durch den ESR-Schritt erzielt wurde, die Größe der primären Carbide innerhalb des Materials verringerte. Daher sorgte die ESR-Behandlung für die Vorteile der erhöhten Reinheit und Homogenität und Verhinderung des Wachstums primärer Carbide. Die primären Carbide kleinerer Größe sind während des Wiedererhitzungsschritt auf 1250°C bis 1288°C (2300°F bis 2350°F) leichter aufzulösen bei kürzeren T.A.T. Obwohl das vorangehende Verfahren VIM und ESR anwendete, um einen reinen Block zu erzeugen, wird angenommen, dass ein AOD← und ESR-Verfahren diese ersetzen kann, bei niedrigeren Kosten bei hohen Volumina, mit einem vergleichbaren Maß an Mikroeinschlüssen und primären Carbiden in der endgültigen Blechrolle.

Untersuchungen wurden durchgeführt, um die Wirkung auf die Mikrostruktur zu untersuchen, die auftritt, wenn man andere chemische Zusammensetzungen der 420er-Stähle verwendet, die durch das erfindungsgemäße Verfahren auf eine geringe Dicke -verarbeitet werden. Vier 22,7kg(50 lb)-VIM-Blöcke (RV 1663 bis 1666) kohlenstoffreichen 420er-Materials innerhalb der chemischen Grundzusammensetzung aus Tabelle 1 (mit einigen geringen Ausnahmen) mit modifizierten Bor- und Stickstoffanteilen wurden mit den chemischen Zusammensetzungen der Tabelle 4 aufbereitet. Ein erstes Ziel war es, den Effekt der Zusätze von Bor und/oder Stickstoff auf den Gehalt primärer Carbide und die Carbidverteilung in 420er-Material, das sich innerhalb der chemischen Grundzusammensetzung aus Tabelle 1 befindet, zu bewerten. Die alternativen chemischen Zusammensetzungen beinhalteten einen Stickstoffzusatz und/oder Borzusatz größer als die Mengen der erwarteten maximalen Restunreinheiten dieser Elemente. Das erwartete maximale Maß an Restunreinheiten von Stickstoff und Bor für herkömmliches 420er-Material beträgt etwa 0,02 und 0,0004 Gewichtsprozent. Drei der alternativen chemischen Zusammensetzungen beinhalteten mehr als 0,03 bis zu etwa 0,20 Gewichtsprozent Stickstoff. Jede der alternativen chemischen Zusammensetzungen beinhalteten mindestens 0,0004 bis zu etwa 0,006 Gewichtsprozent Bor. Die chemische Grundzusammensetzung der Tabelle 1 und die chemische Zusammensetzung der Charge RV 1661 sind zu Vergleichszwecken mit den Chargen der alternativen chemischen Zusammensetzungen in Tabelle 4 beigefügt. TABELLE 4

Grundzusammensetzung	C	Mn	Si	P	S	N	B	Cr	Ni
Chem.	0,65–0,70	0,45–0,75	0,20–0,50	0,025 max.	0,020 max.	–	–	12,7–13,7	0,50max.
RV 1661	0,650	0,66	0,43	0,005	0,0038	0,028	0,0004	13,16	0,12
RV 1663	0,655	0,64	0,31	0,004	0,0038	0,0220	0,0051	13,33	0,14
RV 1664	0,651	0,63	0,38	0,005	0,0050	0,1325	0,0004	13,24	0,14
RV 1665	0,458	0,61	0,38	0,006	0,0047	0,168	0,0006	13,37	0,14
RV 1666	0,568	0,67	0,33	0,005	0,0042	0,137	0,0041	14,13	0,13

Die Blöcke, die aus den Chargen der modifizierten chemischen Zusammensetzungen gebildet wurden, ließ man auf Raumtemperatur abkühlen. Die Blöcke wurden als Vorbereitung für die Heißverarbeitung geschliffen und dann bei 982°C (1800°F) in einen Ofen geladen. Die Ofentemperatur wurde auf 1121°C (2050°F) erhöht und schließlich auf einen Sollwert von 1260°C (2300°F). Wie oben erörtert legten die Erfinder fest, dass bei der Sollwert-Temperatur von 1260°C (2300°F) die primären Carbide innerhalb der Blöcke aufgelöst werden. Die Ofentemperatur wurde bei jeder der Zwischentemperaturen von 982°C (1800°F) und 1121°C (2050°F) stabilisiert, bevor sie auf die Sollwert-Temperatur von 1260°C (2300°F) erhöht wurde. Die Blöcke der alternativen chemischen Zusammensetzungen wurden für zwei Stunden auf 1260°C (2300°F) gehalten, um primäre Carbide innerhalb der Blöcke aufzulösen. Die 15,24 cm breiten Stücke wurden dann unter Anwendung einer Reihe von Walzschritten zu heißen Streifen einer Dicke von 0,38 cm (0,150 Inch) warmgewalzt, mit Zwischenaufheizungen auf 1260°C (2300°F), wenn erforderlich, um eine Bruchbildung des Materials während des Walzens zu verhindern, und um die Belastungen der Walzapparatur zu verringern. Die heißen Streifen wurden nach Erreichen der angestrebten Dicke von 0,38 cm (0,150 Inch) luftgekühlt, und jeder heiße Streifen wurde dann in einer Stickstoffatmosphäre kastengeglüht, indem ein Kasten, der die Streifen enthielt, in einen Ofen von 260°C (500°F) gebracht wurde. Die Ofentemperatur wurde mit einer Geschwindigkeit von 28°C (50°F) pro Stunde auf 760°C (1400°F) erhöht und für 10 Stunden auf 760°C (1400°F) gehalten. Nach Vollendung der 10-Stunden-Periode wurde der Kasten mit 42°C (75°F) pro Stunde auf 260°C (500°F) gekühlt, und dann ließ man ihn auf Raumtemperatur abkühlen. Die kastengeglühten heißen Streifen wurden kantenbeschnitten und geglüht (760°C (1400°F), 2 Minuten T.A.T.). Die beschnittenen und geglühten heißen Streifen wurden dann leicht bestrahlt und dekapiert und dann kaltgewalzt auf eine Dicke von 0,15 cm (0,060 Inch), 0,06 cm (0,024 Inch), 0,02 cm (0,009 Inch) und schließlich 0,008 cm (0,003 Inch). Zwischen allen Kaltverkleinerungsschritten wurden die Bänder kantenbeschnitten und dann für 2 Minuten T.A.T. an der Luft bei 760°C (1400°F) geglüht.
Die Bänder der endgültigen Dicke von 0,008 cm (0,003 Inch), die aus jeder der Chargen modifizierter chemischer Zusammensetzung RV 1663 bis RV 1666 hergestellt wurden, wurden für zwei Minuten einem letzten Glühen bei 760°C (1400°F) unterzogen und für die metallographische Untersuchung aufbereitet. Metallographische Proben wurden für 3 Sekunden in 10-10-10-gemischten Säuren geätzt und unter Verwendung eines Nikon Epiphot Metallographen untersucht. Weitere Proben wurden für 45 Sekunden mit Murikamis Reagens geätzt und unter Verwendung eines Phillips 1L XL30 FEG Rasterelektronenmikroskops untersucht. Die Untersuchung der Guss-Mikrostrukturen deckte auf, dass die primären Carbide, die in den Blöcken aus den Chargen RV 1663 und RV 1664 gebildet wurden, in der Größe (meistens weniger als 1 Mikrometer im Durchmesser) ähnlich denen sind, die in Charge RV 1661 gebildet wurden. Die primären Carbide, die in den Blöcken der Chargen RV 1665 und RV 1666 gebildet wurden, waren kleiner als jene der Chargen RV 1663 und RV 1664, was teilweise durch den geringeren Kohlenstoffgehalt der Chargen RV 1665 und RV 1666 bedingt sein kann.

REM wurde auch angewendet, um die Mikrostrukturen von Proben des 0,008 cm(0,003 Inch)-Streifens, der aus jeder der Chargen RV 1663 bis 1666 (3 bis 6) hergestellt wurde, sowohl mit der Mikrostruktur einer Probe eines Rasierklingenrohlings eines gewöhnlichen kohlenstoffreichen martensitischen rostfreien 420er-Stahls (7) zu vergleichen als auch mit der Mikrostruktur einer Probe des Materials aus der Werkscharge (Charge 057867), die von der Dicke des warmgewalzten Streifens auf 0,008 cm (0,003 Inch) gewalzt worden war (8). Die ungefähre chemische Zusammensetzung des herkömmlichen martensitischen rostfreien Stahls war 0,8 Mn, 0,2 P, 0,4 Si, 13,3 Cr, 0,1 Ni, 0,03 Mo, 0,006 Co, 0,001 Ti, 0,0006 B, 0,7 C, 0,002 S und 0,028 N, alles in Gewichtsprozenten. Tabelle 5 listet für jede der Proben die gemessene durchschnittliche Zahl von Carbidteilchen auf einer Fläche von 100 Quadratmikrometern auf, wenn sie bei 8000X abgebildet wird. Tabelle 5 listet auch die Zählwerte der Carbidteilchen für die Materialien RV 1661 und RV 1662 auf. Die Mikrostrukturen der Materialien der Labor- und Werkschargen waren im Vergleich zu denen des herkömmlichen martensitischen rostfreien Stahls in Bezug auf Größe und Form der sekundären Carbide und auf die Einheitlichkeit der Carbidvereilung besser, und die Carbidkonzentrationen jeder der experimentellen Proben näherten sich der Konzentration an, die für das herkömmliche Material berechnet wurde. TABELLE 5

Material	Werksverarbeitete Werksprobe 057867	Herkömmliches Material	RV 1661	RV 1662	RV 1663	RV 1664	RV 1665	RV 1666
Durchschn. # Carbide je 100 Quadrat-Mikrometer Fläche	141	168	187	159	179	154	153	194

Die vorangehenden Analysen der Proben, die aus den modifizierten Chargen RV 1663 bis 1666 hergestellt wurden, zeigen, dass Anteile an Bor und/oder Stickstoff innerhalb der erstrebten Anteile der modifizierten Chargen (über Restwert und bis zu 0,20 Gewichtsprozent Stickstoff und/oder über Restwert und bis zu 0,006 Gewichtsprozent Bor) in Materialien, die über die Verfahren, die in der vorliegenden Erfindung untersucht werden, hergestellt wurden, die Konzentration, Größe, Form oder Verteilung sekundärer Carbide nicht erheblich negativ beeinflussen und den Gehalt primärer Carbide nicht erheblich erhöhen. Es ist daher anzunehmen, dass ein Material mit Bor- und/oder Stickstoffanteilen größer als in herkömmlichem Rasierklingenmaterial für Anwendungen in Rasierklingen geeignet ist.
Betrachtet man die Ergebnisse der Labor- und Werkschargen und der Verarbeitung der Materialien, dann kann das Verfahren, das in 9 allgemein umrissen ist, wenn es auf einen martensitischen rostfreien 420-er Stahl angewendet wird, angewendet werden, um eine Mikrostruktur zu erzeugen, die für Anwendungen in Rasierklingen geeignet ist. Insbesondere wird eine Schmelze mit einer chemischen Zusammensetzung des Typs 420 über VIM, AOD oder ein anderes geeignetes Verfahren aufbereitet und zu einem Block gegossen. In einem folgenden Schritt wird der Block Elektroschlacke-umgeschmolzen, um die Größe der primären Carbide in dem Material zu verringern und, allgemeiner, die Seigerung und Wanderung von Kohlenstoff innerhalb des Blocks zu verringern. Das ESR vergrößert auch die Reinheit des Blocks und erhöht die Homogenität des Blocks. In einem Schritt, der auf das ESR folgt, wird das Material auf eine Temperatur im Bereich von nahe der Nullzähigkeitstemperatur des Materials bis zur Erstarrungstemperatur des Materials erhitzt. Das Material wird auf dieser Temperatur für eine Zeitperiode gehalten, die notwendig ist, um im wesentlichen alle primären und gebündelten Carbide aufzulösen. Die angemessene Zeit wird in Abhängigkeit von der Blockgröße variieren, und die Zeit und Temperatur kann auch variieren, wenn die maximale zu erlaubende Größe der primären Carbidteilchen variiert wird. Vorzugsweise sollte der Stahl für mindestens etwa zwei Stunden auf Temperatur gehalten werden. Wenn das Material für Anwendungen in Rasierklingen verwendet werden soll, wird der Carbidauflösungsschritt bei hoher Temperatur von einer geeigneten Abfolge von Warm- und Kaltwalzschritten gefolgt. Die Kaltwalzschritte sind voneinander durch Kombinationen aus Kantenbeschneiden und Glühen getrennt, soweit dies erforderlich ist, um Brüche und übermäßige Haarrisse während des Walzens zu verhindern. Wie in dem Werksversuch angewendet, können ein oder mehrere Warmwalzschritte dem Carbidauflösungsschritt bei hoher Temperatur vorangehen, um eine Zwischendicke der Bramme zu erreichen. Oberflächenschleifen, Dekapieren, Beschneiden und andere Schritte, die auf dem Fachgebiet der Stahlverarbeitung angewendet werden, können angewendet werden, wenn erforderlich.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines rostfreien 420-er Stahls mit einer Mikrostruktur bereit, die im wesentlichen frei von primären und gebündelten Carbiden ist und eine Größe, Form und Verteilung der sekundären Carbide aufweist, die für Anwendungen in Rasierklingen geeignet ist, wie hierin beschrieben. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Aufbereiten eines rostfreien Stahlstreifens aus Chargen eines martensitischen rostfreien 420-er Stahls zu einer Dicke bereit, die für Anwendungen in Rasierklingen geeignet ist (typischerweise weniger als 0,254 mm (10 mil)). Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird der Durchschnittsfachmann nach Betrachten der vorangehenden Beschreibung erkennen, dass viele Veränderungen und Variationen der Erfindung angewendet werden können. Obwohl die vorstehenden Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigerweise bei einer begrenzten Anzahl von Legierungszusammensetzungen angewendet werden, kann insbesondere angenommen werden, dass das Verfahren beispielsweise bei allen martensitischen rostfreien 420-er Stählen mit im Wesentlichen den gleichen Ergebnissen angewendet werden kann. All solche Variationen und Veränderungen der vorliegenden Erfindung sollen durch die vorstehende Beschreibung und die nachfolgenden Ansprüche abgedeckt werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Materials, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Stahls, der eine chemische Zusammensetzung eines rostfreien Edelstahls der Sorte 420 aufweist; Schmelzen von mindestens einem Teil des Stahls durch eine Elektroschlackeumschmelzbehandlung, um einen umgeschmolzenen Stahl bereitzustellen; Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls auf eine Temperatur, die mindestens so hoch ist wie die niedrigste Temperatur, bei welcher sich das gesamte Karbid, das sich in umgeschmolzenem Stahl bilden kann, auflöst, und nicht höher als die Sprödbruchübergangstemperatur des umgeschmolzenen Stahls, und Aufrechterhalten der Temperatur für einen Zeitraum, der ausreichend ist, um die hauptsächlichen und angehäuften Karbidteilchen in dem umgeschmolzenen Stahl aufzulösen, die größer als 15 Mikrometer in Länge sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schmelzen von mindestens einem Teil des Stahls durch eine Elektroschlackeumschmelzbehandlung umfasst: Bereitstellen eines Behälters, der Schlacke enthält; Zusammenbringen des Stahls mit der Schlacke innerhalb des Behälters; Durchführen eines elektrischen Stroms durch einen Kreislauf, der mindestens den Stahl und die Schlacke umfasst, um den Stahl und die Schlacke durch elektrischen Widerstand zu erhitzen, und den Stahl an seinen Berührungsstellen mit der Schlacke zu schmelzen, und dadurch eine Vielzahl von umgeschmolzenen Tröpfchen zu bilden; und Ermöglichen, dass die Vielzahl von Tröpfchen von umgeschmolzenem Stahl durch die erhitzte Schlacke läuft.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls das Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls auf eine Temperatur von mindestens 1260°C (2300°F) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls das Erhitzen des umgeschmolzenen Stahls auf eine Temperatur umfasst, die nicht größer als 1316°C (2400°F) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls das Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls für mindestens 2 Stunden bei einer Temperatur von mindestens 1260°C (2300°F) und nicht höher als 1316°C (2400°F) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls das Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls bei einer Temperatur von mindestens 1260°C (2300°F) und nicht höher als 1288°C (2350°F) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen eines Stahls das Bereitstellen eines rostfreien Edelstahls umfasst, der aufweist: mindestens 0,15% Kohlenstoff; nicht mehr als 1,0% Mangan; nicht mehr als 1,0% Silizium; und 12,0% bis 14,0% Chrom, alle Angaben in Gewichtsprozenten, basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahls.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bereitstellen eines Stahls das Bereitstellen eines rostfreien Edelstahls umfasst, der aufweist: 0,65% bis 0,70% Kohlenstoff; 0% bis 0,025% Phosphor; 0% bis 0,020% Schwefel; 0,20% bis 0,50% Silizium; 0,45% bis 0,75% Mangan; 12,7% bis 13,7% Chrom; und 0% bis 0,50% Nickel, alle Angaben in Gewichtsprozenten, basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahls.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bereitstellen eines Stahls das Bereitstellen eines rostfreien Edelstahls umfasst, der im Wesentlichen besteht aus: 0,65% bis 0,70% Kohlenstoff; 0% bis 0,025% Phosphor; 0% bis 0,020% Schwefel; 0,20% bis 0,50% Silizium; 0,45% bis 0,75% Mangan; 12,7% bis 13,7% Chrom; und 0% bis 0,50% Nickel, alle Angaben in Gewichtsprozenten, basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahls.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, nachfolgend auf das Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls: Reduzieren einer Dicke des Stahls auf ein Maß von weniger als 0,254 mm (10 Tausendstel Inch).
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Reduzieren einer Dicke des Stahls das Anwenden von mehreren Reduzierungen durch Walzen und mehreren Anlassvorgängen an dem Stahl umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend, vor dem Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls: Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls auf 1149°C (2100°F) bis 1260°C (2300°F) und Halten auf Temperatur für mindestens eine Stunde; Warmwalzen auf ein Zwischenmaß; und Anlassen, um Spannungen abzubauen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Schmelzens von mindestens einem Teil des Stahls durch eine Elektroschlackeumschmelzbehandlung einen Block von umgeschmolzenem Stahl bereitstellt; und wobei das Verfahren die weiteren Schritte umfasst: Walzen des Blocks, um eine Dicke des Blocks um mindestens 50% zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls das Erhitzen von mindestens einem Teil des umgeschmolzenen Stahls für mindestens 2 Stunden bei einer Temperatur von mindestens 1260°C (2300°F) und nicht höher als 1316°C (2400°F) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Schmelzen von mindestens einem Teil des Stahls durch. eine Elektroschlackeumschmelzbehandlung umfasst: Bereitstellen eines Behälters, der Schlacke enthält; Zusammenbringen des Stahls mit der Schlacke innerhalb des Behälters; Durchführen eines elektrischen Stroms durch einen Kreislauf, der mindestens den Stahl und die Schlacke umfasst, um den Stahl und die Schlacke durch elektrischen Widerstand zu erhitzen, und den Stahl an seinen Berührungsstellen mit der Schlacke zu schmelzen, und dadurch eine Vielzahl von umgeschmolzenen Tröpfchen zu bilden; und Ermöglichen, dass die Vielzahl von Tröpfchen von umgeschmolzenem Stahl durch die erhitzte Schlacke läuft.