DE760239C - Verfahren zum Herstellen von legiertem Stahl - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von legiertem StahlInfo
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Description
IQ Uz Cj-b
REICHSPATENTAMT AUSGEGEBEN AM 22. APRIL 1954
Bib!' £1-o-.·
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3 1 JULI :954
PATENTSCHRIFT
KLASSE 18b GRUPPE 22io
St 58869 Via j 18b
ist als Erfinder genannt worden
Stahlwerke Röchling-Buderus A. G., Wetzlar
Verfahren zum Herstellen von legiertem Stahl
Patentiert im Deutschen Reich vom 5. Juli 1939 an Patenterteilung bekanntgemacht am 23. November 1944
Stahllegierungen, die für bestimmte Verwendungszwecke
einen besonders hohen Reinheitsgrad aufweisen müssen, werden in bekannter Weise im basischen Lichtbogenofen hergestellt.
Hierdurch wird eine sichere Reinigung des Stahles von den unerwünschten Eisenbegleitern
Schwefel und Phosphor sowie ein Legieren des Stahles unter günstigsten Abbrandverhältnissen
gewährleistet. Ein weiterer Vor-
o teil dieses Verfahrens besteht darin, nach einem Sch lacken wechsel mit einer desoxydierenden
und entschwefelnden Schlacke arbeiten zu können.
Demgegenüber ist die Herstellung von unlegierten oder niedriglegierten Stählen im
Siemens-Martin-Ofen zwar wirtschaftlicher, sie hat aber den Nachteil, daß ζ. B. Schwefel oft in
unerwünscht hoher Menge anwesend ist und außerdem beim Legieren von Siemens-Martin-Stählen
gewisse Legierungsbestandteile hohe ao Abbrandverluste erleiden. Außerdem sind beim
Siemens-Martin-Verfahren der Menge der Legierungsbestandteile gewisse Grenzen gesetzt,
so daß ζ. Β. höher legierte Stähle im Siemens-Martin-Ofen nicht hergestellt werden können.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von legiertem Stahl, welcher
unter Verwendung eines basischen Elektroofens und eines Siemens-Martin-Ofens in der Weise
durchgeführt wird, daß die im basischen Elektro-
ofen unter Zusatz von Legieningselementen
und Desoxydationsmitteln hergestellte Schmelze samt der Feinungsschlacke in eine Pfanne
größeren Fassungsvermögens abgestochen wird. in welche dann die im Siemens-Martin-Ofen in
üblicher Weise und gesondert hergestellte, möglichst legierungsfreie und nicht desoxydierte
Schmelze von gleichem oder mehrfachem Gewicht unter weitgehender Zurückhaltung der
ίο Schlacke eingebracht wird. Ausgangspunkt für
dieses Verfahren ist die Erkenntnis, daß die desoxydierende und entschwefelnde Wirkimg
der Karbidschlacke einer basischen Elektroofenschmelze auch noch nach ihrer Ausnutzung im
Elektroofen ihre Reinigungswirkung nicht verliert und nach dem Abstich der Elektroofenschmelze
noch zur Desoxydation und Entschwefelung der nicht desoxydierten Siemens-Martin-Ofenschmelze
nutzbar gemacht werden kann, die in oxydierender Atmosphäre erzeugt
wurde. Anstatt des Siemens-Martin-Ofens kann zur Herstellung der nicht desoxydierten Schmelze
auch ein anderer mit oxydierender Atmosphäre arbeitender Ofen, z. B. ein Konverter, benutzt
werden. |
Es ist bereits bekannt, eine Desoxydations- 1
schlacke zur Entschwefelung und Desoxydation von in oxydierender Atmosphäre erschmolzenen
Stählen in der Weise zu benutzen, daß eine eigens zu diesem Zweck erschmolzene Schlacke in der
Pfanne mit nicht desoxvdiertem Stahl gemischt wird, indem man die Schmelze schlackenfrei
in die Pfanne absticht, die die geschmolzene Schlacke mit desoxydierender und entschwefelnder
Wirkung enthält. Der so vorbehandelte Stahl wird nach dieser Reinigung aus der Pfanne
in einen geeigneten Ofen übergeführt, wo die Schmelze legiert und mit Desoxydationsmitteln
fertiggemacht wird. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß zur Erschmelzung
des Stahles zwei Öfen hintereinander benutzt werden müssen, wodurch zwangsläufig ein Ausfall
an Erzeugung entsteht. Nachteilig sind weiterhin die umständliche Bereitstellung der Schlacke
und die Steigerung der Schmelzkosten, die den durch die schnelle Desoxydation und Entschwefelung
in der Pfanne erreichten wirtschaftlichen Vorteil in Frage stellt.
Es ist auch ein Verfahren zu schneller Reinigung von gewöhnlichem verunreinigtem, insbesondere
Thomasstahl bekanntgeworden, bei dem eine in einem besonderen Ofen auf einem metallischen Leiter erschmolzene synthetische
Schlacke gleichzeitig mit einer Thomasschmelze zusammen in eine Pfanne abgestochen wird.
Der metallische Leiter kann auch Legierunsrsbestandteile,
z. B. Chrom oder Nickel, für den herzustellenden Thomasstahl enthalten. Die Menge an Metall ist dabei jedoch so gering, daß
der Elektroofen nicht als Schmelzofen für die gesamten Lcgieningszusätze in Betracht kommt.
Außerdem ist das gemeinsame Eingießen der synthetischen Schlacke und des Thomasstahl* s
betrieblich schwierig durchführbar.
Es ist ferner bekannt, eine titanhaltige Legierung durch Mischen einer kleineren, in eiiu-in
Elektroofen eingeschmolzenen Menge von Titan. Ferrotitan oder Titanerzen mit der Hauptmenge
eines im Siemens-Martin-Ofen erschmolzenen Stahles beispielsweise in einer Gießpfanne herzustellen.
Dieses Verfahren soll den Vorteil haben, den Abbrand an Legierunqselementen
weitgehend zu vermeiden.
Im Gegensatz zu diesem zuletzt beschriebenen Verfahren wird erfindungsgemäß die gesamte
Schmelze eines basischen Elektroofens, d. h. das Metall und die Feinungsschlacke, in die Gießpfanne
eingebracht, in welche hierauf die Haupt menge des im Siemens-Martin-Ofen oder im
Konverter hergestellten Stahles wiederum im Gegensatz zu diesem bekannten Verfahren in
nicht desoxvdiertem Zustand abgestochen wird. Die wirtschaftlich folgerichtige Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens verlangt, daß zur Erzeugung einer legierten Schmelze alle diejenigen
Legierungselemente, die in oxydierender Atmosphäre starke Abbrandverluste erleiden,
wie z. B. Wolfram, Chrom, Vanadin einschließlich der Desoxydationsmittel Mangan, Silizium,
Aluminium, von einer Elektroofenschmelze aufgenommen werden. Zur Auflegierung der basischen
Elektroofenschmelze auf die nötige Konzentration an Legierungselementen können bei
dem neuen Verfahren Schrottsorten Verwendung finden, die die gewünschten Legierungselemente
bereits in hoher Konzentration (10 bis 30 " „ι enthalten.
Insbesondere eignen sich dafür die hochlegierten und niedriggekohlten Schrottsorten
der rostfreien Chrom- und Chrom-Nickel-Stähle, die nach den bisher üblichen Verfahren nur
unter schwierigen Umständen zu der gleichen Qualität wieder umgeschmolzen werden können.
Wenn eine aus den genannten Schrottsorten zusammengesetzte Schmelze, die für das erfindungsgemäße
Verfahren bestimmt ist, nach dem Einschmelzen einen höheren Kohlenstoffgehalt aufweist als die gewünschte Mischanalyse,
so kann dies durch entsprechend niedrigeren Kohlenstoffgehalt der Siemens-Martinoder
Thomaskonverter-Schmelze ausgeglichen werden. Dadurch ist das neue Verfahren besonders zur Aufarbeitung hochlegierter
Schrottsorten geeignet.
Das Verfahren nach der Erfindung wird wie folgt ausgeführt: Während des Niederschmelzens
und Fertigmachens tier Beschickung eines basischen Elektroofens der die Legierungszusätze
enthält, wird im Siemens-Martin-Ofen eine Charge mit möglichst niedrigem Gehalt an
Legierungselementen und mit einer solchen Zusarnmonsetzung
erschmolzen, daß sich hei späterer Mischung dieser Schmelze mit der Elektro-
ofenschmelze die gewünschte Endanalyse einstellt.
Nach Beendigung der beiderseitigen Schmelzgänge wird zunächst die Elektroofencharge mit
ihrer Feinungsschlacke in eine Pfanne großen Fassungsvermögens abgestochen und dann in
. die gleiche Pfanne der nicht desoxydierte Siemens-Martin-Stahl eingebracht, während die
Schlacke sorgfältig im Siemens-Martin-Ofen
ίο zurückgehalten wird. Es ist darauf Bedacht zu
nehmen, daß die Elektroofenschlacke dabei in genügender Dicke die Elektroofencharge bedeckt
und auch während des Abstiches der Siemens-Martin-Charge bedeckt hält. Durch das Einfallen
des Stahlstrahles, der aus dem Siemens-Martin-Ofen über eine Gießrinne in die Pfanne
läuft, wird der Stahlinhalt der Pfanne in Bewegung gesetzt und bewirkt so eine gleichmäßige
Mischungmitdem Siemens-Martin-Stahl. Gleichzeitig kommt aber auch die Schlacke in Bewegung
und berührt mit immer anderen Teilen die Metallschmelze, so daß hierdurch eine schnelle Desoxydation und Entschwefelung des
nicht desoxydierten Siemens-Martin-Stahls eintritt. Der Siemens-Martin-Stahl, der durch die
Schlackendecke in die Pfanne fällt, erfährt dadurch schon bis zu einem gewissen Grade eine
Desoxydation und Entschwefelung. Der desoxydierende Charakter der Schlacke wird durch
Aufstreuen von an sich bekannten Desoxydationsmitteln, wie Kohlenstoffstaub, Ferrosiliziumstaub
od. dgl., aufrechterhalten, wobei eine Aufkohlung der Schmelze oder eine Anreicherung
mit Desoxydationsmitteln, wie Silizium, Aluminium od. dgl., nicht stattfindet. Die so
erhaltene Schmelze wird dann in an sich bekannter Weise in Blockformen abgegossen. Der
Stahl gleicht bezüglich der Schlackenfreiheit einem völlig im Elektroofen erzeugten Stahl.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann das Verhältnis Siemens-Martin-Stahl zu Elektrostahl
gleich oder größer als eins sein. Am wirtschaftlichsten hat sich eine Verhältniszahl von
etwa 4 erwiesen. Die Größenordnung der Pfanne für die Aufnahme der gemischten Schmelze
richtet sich naturgemäß nach der Größe der beiden Öfen. Das Gewichtsverhältnis von
Siemens-Martin-Stahl zu Elektrostahl wie 4: 1 bedingt in der Elektroofenschmelze Konzentrationen
von Mangan und Silizium, die den Elektrostahl äußerst dünnflüssig machen. Der Temperaturbedarf der gemischten Schmelze ist
aus diesem Grund so weit gedeckt, daß ein Vergießen ohne zusätzliche Wärmequelle möglich ist.
Stähle mit nachfolgend angeführten Analysengren/.en eignen sich besonders für das Herstellungsverfahren
gemäß der Erfindung: Kohlenstoff 0,10 bis I1So, Mangan 0,10 bis 5,00, Silizium
0,00 bis 5,00, Chrom 0,10 bis 5,00, Nickel 0,20 bis 5,00, Molybdän 0,20 bis 3,00, Wolfram
0,20 bis 3,00, Vanadin 0,05 bis 1,00, Kobalt 0,20 bis 5,00, Kupfer 0,05 bis 3,00, wobei die Legierungselemente
einzeln oder gemischt vorhanden sein können.
Ausführungsbeispiel
Eine 25 t schwere Schmelze soll in nachfolgender Analyse abgegossen werden: Kohlenstoff
0,30 °-'o, Mangan 0,70%, Silizium 0,30 °/n,
Chrom 2,00 %, Nickel 2,00 %, Molybdän 0,25 %, Phosphor 0,015%max., Schwefel 0,015% max.
Hierzu wird eine 5 t schwere Elektroschmelze erschmolzen, die folgende Analyse aufweist:
Kohlenstoff 0,15%, Mangan 2,40%, Silizium 1.50 %, Chrom S,6o %, Nickel 4,00 %, Molybdän
0,85%, Phosphor 0,015%, Schwefel 0,006%. Der Einsatz für diese Schmelze besteht aus hochlegierten Chrom-, Mangan-, Nickel- und Molybdänschrottsorten,
so daß die angegebene Elektroanalyse fast ohne Zusätze von Metalllegierungen erreicht wird.
Eine Siemens-Martin-Schmelze im Gewicht von 20 t wird gleichzeitig so geführt, daß sie
folgende Analyse besitzt: Kohlenstoff 0,25 %, Mangan 0,28 %, Silizium 0,00 %, Chrom 0,35 %,
Nickel 1,50 %, Molybdän 0,10 %, Phosphor 0,015 %» Schwefel 0,025 %. Nach der erfindungsgemäßen
Mischung der beiden Schmelzen wird der Stahl in der gewünschten Analyse abgegossen.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Herstellen von legiertem Stahl aus einer die Legierungselemente enthaltenden, im Elektroofen erzeugten Schmelze und aus der im Siemens-Martin-Ofen erschmolzenen Hauptmenge des Stahles, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Elektroofenschmelze (Metall und Feinungsschlacke) in eine Pfanne eingebracht wird, in die dann die im Siemens-Martin-Ofen hergestellte nicht desoxydierte und von der Schmelzschlacke befreite Stahlschmelze abgestochen wird.Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:Deutsche Patentschrift Nr. 41S627; französische Patentschriften Nr. 738 403, 755 939. 833603;USA.-Patentschriften Nr, 813 278, 1 60,1 439; Zeitschrift "Stahl und Eisen,,·, 1924, S. 164-2.© 5930 4.
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