DE841005C

DE841005C - Process for processing alloyed steels

Info

Publication number: DE841005C
Application number: DED621A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl-Chem Dr Becker; Robert Dr-Ing Scherer; Gerhard Dr-Ing Seulen; Fritz Dipl-Chem Dr P Steinberg
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1949-12-24
Filing date: 1949-12-24
Publication date: 1952-06-09

Description

Verfahren zur Verarbeitung von legierten Stählen In stets zunehmendem Maß ergibt sich ein besonderes Problem bei der Edelstahlerzeugung durch den erheblichen Anfall an hochlegiertem Schrott. Diese Schrottmengen müssen einer erneuten Verwendung zugeführt werden, um Substanzverluste vor allem an hochwertigen Legierungselementen, wie Chrom, Nickel, Wolfram, Molybdän u. dgl., zu vermeiden. Dies führt dazu, daß in den Elektrostahlwerken und auch in einem gewissen Umfang in den Siemens-Martin-Stahlwerken sog. Umschmelzchargen durchgeführt werden müssen, bei denen im wesentlichen von einem Schrotteinsatz ausgegangen wird. Diese Umschmelzchargen verlaufen indessen nicht so, daß lediglich der eingesetzte Schrott niedergeschmolzen und abgestochen wird. Es ist vielmehr erforderlich, mit einer Schlackenführung zu arbeiten, wobei sich Wechselwirkungen zwischen Einsatz und Schlacke ergeben mit der Folge, daß durch besondere metallurgische Maßnahmen eine Anreicherung der Schlacke an hochwertigen Legierungsbestandteilen vermieden wird bzw. solche Bestandteile in das Bad zurückgeführt werden. Da sich aber Verluste an Legierungselementen auch durch die unbedingt erforderliche Schlackenführung nicht vermeiden lassen, müssen Legierungselemente, wie Nickel, Chrom, Molybdän usw., in Form von Ferrolegierungen der Charge zugesetzt werden. Das Einschmelzen erfolgt in Ofen, die im allgemeinen 15 t und mehr fassen, und die Weiterverarbeitung solcher Chargen erfolgt über die üblichen Stahlwerksblöcke, die alsdann verwalzt oder verschmiedet werden.Process for processing alloyed steels In ever increasing A particular problem arises in the production of stainless steel due to the considerable size Accumulation of high-alloy scrap. These scrap quantities have to be reused be supplied to avoid substance losses, especially of high-quality alloy elements, such as chromium, nickel, tungsten, molybdenum and the like. This leads to in the electric steelworks and to a certain extent in the Siemens-Martin steelworks so-called remelting batches must be carried out, in which essentially of a scrap insert is assumed. These remelt batches are running in the meantime not in such a way that only the scrap used is melted down and tapped will. Rather, it is necessary to work with a slag guide, wherein there are interactions between use and slag with the result that through special metallurgical measures enrich the slag with high quality Alloy constituents is avoided or such constituents are returned to the bath will. Since, however, losses of alloying elements are also caused by the absolutely necessary Cannot avoid slag flow, alloying elements such as nickel, Chromium, molybdenum, etc., can be added to the batch in the form of ferroalloys. The melting takes place in furnaces, which generally hold 15 tons and more, and the Further processing of such batches takes place via the usual steel mill blocks, the then be rolled or forged.

Das Verfahren ist verlustreich und umständlich, und außerdem werden die zur Verfügung stehenden Stahl- %",erksöfen der Erstellung sog. Aufbauchargen entzogen, so daß die sog. Umschmelzchargen nicht in einem Umfang durchgeführt werden können, der der anfallenden Gesamtmenge an hochlegiertem Schrott entspricht.The process is costly and cumbersome, and besides, will be the available steel % ", erksöfen the creation of so-called. Removed build-up batches, so that the so-called remelting batches are not carried out on a large scale that corresponds to the total amount of high-alloy scrap.

Um die Durchführung der Umschmelzchargen zu erleichtern, sind schon die verschiedensten Vorschläge gemacht worden. Indes ergeben sich hierdurch lediglich Vorteile, die in einer rascheren Bewältigung der Einzelcharge gipfeln, eine bessere Ausnutzung der vorhandenen Ofenkapazität ermöglichen sollen u. dgl., aber nicht die Verluste vermeiden und auch nicht zu einer Vereinfachung der Schmelzarbeit an sich führen.In order to facilitate the implementation of the remelting batches, are already various proposals have been made. However, this only results in Advantages that culminate in a faster handling of the individual batch, a better one To enable utilization of the existing furnace capacity and the like, but not avoid the losses and also not simplify the melting work lead oneself.

Die Erfinder haben erkannt, daß eine bewußte Abkehr von der Auffassung erforderlich ist, es müsse in Ofen großer Kapazität eingeschmolzen werden, und sie haben weiter erkannt, daß unter bestimmten Bedingungen das Einschmelzen von Schrott hochlegierter Stähle, wie Spänen, Blechabschnitten u. dgl., von Chrom-, Chrom-Nickel-, Chrom-Molybdän u. dgl. Stählen ohne Schlackenführung und den damit verbundenen Verlusten möglich ist. Demgemäß schlägt die Erfindung vor, solchen Stahlschrott, vorzugsweise in kleinen Mengen, unter neutraler oder reduzierender Atmosphäre niederzuschmelzen und ebenfalls unter neutraler oder reduzierender Atmosphäre auf einen Trägerkörper in dünner Schicht -aufzugießen.The inventors have recognized that a conscious departure from the view required it had to be melted down in large capacity furnace, and they have also recognized that under certain conditions the melting down of scrap high-alloy steels, such as chips, sheet metal sections, etc., of chrome, chrome-nickel, Chromium-molybdenum and similar steels without slag guidance and the associated losses is possible. Accordingly, the invention proposes such steel scrap, preferably to be melted down in small quantities under a neutral or reducing atmosphere and also under a neutral or reducing atmosphere on a support body pour in a thin layer.

Unter Aufrechterhaltung einer solchen Atmosphäre, die beispielsweise durch Verwendung von Leuchtgas in geringer Konzentration erreicht werden kann, wird von hochlegiertem Stahlschrott ohne nennenswerte Verschlackung eine vollkommen blanke Schmelze erzielt, die ohne weiteres vergossen werden kann.While maintaining such an atmosphere, for example can be achieved by using luminous gas in low concentration of high-alloy steel scrap without significant slagging a completely bare one Melt achieved that can be easily poured.

In weiterer Ausgestaltung dieser erfinderischen Erkenntnisse sind zwei Wege möglich. Der erste besteht darin, ein Vormaterial für die Erzeugung plattierter Bleche zu erzielen. Als Trägerkörper wird in diesem Fall gemäß der Erfindung eine Platine oder ein Sturz aus einem Kohlenstoffstahl oder auch schwachlegiertem Stahl geeigneter Zusammensetzung gewählt. Dieser Trägerkörper wird auf hohe Temperatur erhitzt, die wenigstens 120o° C beträgt. Die unter neutraler oder reduzierender Atmosphäre auf diesen Trägerkörper aufgegossene Schmelze verbindet sich im Erstarren fest mit dem Trägerkörper, so daß der Verbundkörper ohne weiteres in der üblichen 'Weise ausgewalzt werden kann. Es werden so plattierte Bleche erhalten, wobei sich die Dicke der Auflage aus einer hochwertigen Stahllegierung und die Stärke des Trägers aus Kohlenstoffstahl oder schwachlegiertem Stahl außer nach dem Walzgrad nach der ursprünglich gewählten Dicke beider Komponenten richtet.In a further embodiment of this inventive knowledge are two ways possible. The first is a raw material for the production of clad Achieve sheet metal. In this case, according to the invention, a carrier body is used Plate or a lintel made of a carbon steel or low-alloy steel suitable composition selected. This carrier body is at high temperature heated, which is at least 120o ° C. The under neutral or reducing Atmosphere melt poured onto this support body combines in the solidification process firmly to the carrier body, so that the composite body easily in the usual 'Way can be rolled out. Plated sheets are obtained in this way, with the thickness of the high-quality steel alloy overlay and the strength of the beam made of carbon steel or low-alloy steel except for the degree of rolling according to the originally selected thickness of both components aligns.

Es ist ersichtlich, daß dieses Verfahren in einfachster Weise unter Umgehung des Stahlwerksblockes und unter Vermeidung der Schwierigkeiten, die sich bekanntermaßen beim üblichen Walzplattieren ergeben, zu einem plattierten Werkstoff besonderer Güte führt. Bereits durch das Aufgießen der Schmelze aus hochlegiertem Stahl auf den hocherhitzten Trägerkörper unter Schutzgasatmosphäre ergibt sich eine innige Verbindung zwischen den beiden unterschiedlich zusammengesetzten Schichten, und diese wird durch den anschließenden Walzprozeß noch inniger gestaltet, ohne daß bei der Erhitzung des Verbundkörpers auf Walzhitze die Gefahr der O#cydatiön der Trennschicht zwischen hochlegiertem Werkstoff und Trägermaterial besteht,. deren Vermeidung bei dem üblichen Walzplattieren zu verwickelten Maßnahmen, wie Einschweißen in einen Blechkasten od. dgl., Anlaß geben.It can be seen that this procedure is in the simplest possible way Bypassing the steel mill block and avoiding the difficulties that arise known to result in conventional roll cladding to a clad material special goodness leads. Already by pouring the high-alloy melt Steel on the highly heated support body in a protective gas atmosphere results in a intimate connection between the two differently composed layers, and this is made even more intimate by the subsequent rolling process, without that when the composite body is heated to rolling heat, there is a risk of o # cydation the separating layer between the high-alloy material and the carrier material exists. whose Avoidance of complicated measures such as welding in the usual roll cladding in a tin box or the like, give cause.

Die Fläche des Trägerkörpers, auf die der hochlegierte Stahl aufgegossen werden soll, ist zuvor zweckmäßigerweise einer Reinigung von Zunderung u. dgl. zu unterwerfen. Dies kann in üblicher Weise dadurch geschehen, daß die Oberfläche gebeizt oder sandgestrahlt wird. Es ist aber auch möglich, die Oberfläche blank zu hobeln oder zu schruppen.The surface of the carrier body on which the high-alloy steel is poured is to be cleaned of scale and the like beforehand subject. This can be done in the usual way by pickling the surface or sandblasted. But it is also possible to plane the surface until it is shiny or to rough.

Während der erbte Weg zu einem plattierten Blech od. dgl. führt, geht der zweite Weg dahin, unter Wahrung aller geschilderten Vorteile ein Blech zu erzeugen, das ausschließlich aus hochlegiertem Stahl besteht. Gemäß der Erfindung wird die Schmelze hierzu auf einen Trägerkörper aufgegossen, der nicht oder nur mäßig erhitzt ist. Die Temperatur des Trägerkörpers läßt sich so einstellen, daß nach dem Erstarren die aufgegossene Schicht vom Trägerkörper abgehoben und dann für sich verwalzt werden kann. Welche Temperatur zu wählen ist, entscheidet sich vornehmlich unter Berücksichtigung der Schichtdicke, in der d,tr aufgegossene Werkstoff erstarren soll, um zu vermeiden, daß der Werkstoff ungleichmäßig verläuft. Falls dünne Schichten erstarren sollen, wird die Temperatur höher zu wählen sein als bei 'dicken Schichten, die unter Umständen auch auf einen kalten Trägerkörper aufgegossen werden können. In jedem Fall sind zu hohe Temperaturen zu vermeiden, weil sonst die Gefahr besteht, daß der aufgegossene Werkstoff ganz oder teilweise am Trägerkörper festbackt. Als Trägerkörper wird zweckmäßigerweise auch in diesem Fall Stahl, und zwar eingewöhnlicher Kohlenstoffstahl oder auch ein zur Herstellung von Kokillen bestimmter Stahl gewählt. Es kann selbstverständlich auch ein hochfeuerfester Werkstoff als Trägerkörper verwendet werden, wenn sich dies als zweckmäßig erweisen sollte. Die Fläche, auf die die Schmelze aufgegossen wird, ist zweckmäßigerweise mit einem Kokillenlack od. dgl. vor jedem Guß anzustreichen, wie dies auch bei Stahlwerkskokillen üblich ist. Der Guß führt zu einem glatten, blanken Erzeugnis ohne Lunker und Gasblasen und stellt mithin ein für den Walzprozeß hervorragend geeignetes Zwischenerzeugnis dar. Dieses Zwischenerzeugnis entsteht unter Umgehung des Stahlwerksblockes und seiner Weiterverarbeitung, so daß alle hiermit verbundenen, sonst üblichen :Maßnahmen in Fortfall kommen. Es ist ferner nicht notwendig, :die Oberfläche spanabhebend zu bearbeiten, wie dies bei den üblichen Stahlwerkserzeugnissen dieser Art erforderlich ist, um ein einwandfreies Verwalzen zu Blechen mit fehlerfreier Oberfläche, z. B. für austenitische rost-und säurebeständige Bleche mit Chrom und 8°/0 Nickel, zu gewährleisten.While the inherited path leads to a clad sheet metal or the like, goes the second way to produce sheet metal while maintaining all the advantages described, which consists exclusively of high-alloy steel. According to the invention, the For this purpose, melt is poured onto a carrier body which does not or only moderately heats is. The temperature of the support body can be adjusted so that after solidification the poured-on layer can be lifted from the carrier body and then rolled for itself can. Which temperature is to be selected is decided primarily taking into account the layer thickness in which the d, tr poured material should solidify in order to avoid that the material runs unevenly. If thin layers should solidify, the temperature will have to be chosen higher than in the case of 'thick layers, which may be can also be poured onto a cold carrier body. In any case, are Avoid excessively high temperatures, otherwise there is a risk that the infused Material fully or partially baked on the carrier body. The carrier body is expediently also in this case steel, namely ordinary carbon steel or a selected steel intended for the production of ingot molds. It can of course Also a highly refractory material can be used as the support body if there is this should prove expedient. The area on which the melt is poured is expediently painted with a mold varnish or the like before each casting, as is also the case with steel mill molds. The cast results in a smooth, bright product without voids and gas bubbles and is therefore suitable for the rolling process an excellent intermediate product. This intermediate product is created bypassing the steel mill block and its further processing, so that all associated, otherwise customary: measures are no longer applicable. It is further not necessary: to machine the surface, as is the case with the usual Steel mill products of this type is required to ensure proper rolling to sheets with a flawless surface, e.g. B. for austenitic rust and acid resistant Plates with chrome and 8 ° / 0 nickel, to ensure.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der Schrott in der Form verwendet, wie er anfällt. Hierbei kann entweder Schrott nur einer einzigen Qualität eingeschmolzen werden, oder es können zwei oder mehrere Schrottqualitäten zusammengegeben werden, um Erzeugnisse mit neuer Analyse herzustellen. Dies stellt einen besonderen Vorteil des Verfahrens dar, weil der hochwertige Schrott genauestens klassifiziert ist, und bei geeigneter Auswahl der Schrottarten unmittelbar ohne jegliche zusätzliche;.Maßnahmen auf ein Walzvorerzeugnis hingearbeitet werden kann. Als besonders zweckmäßig hat es sich in Ausübung des Verfahrens erwiesen, den Schrott elektroinduktiv einzuschmelzen. Hierbei werden :Mengen gewählt, die für Aufgüsse auf eine geringe Zahl Trägerkörper ausreicht. Vorzugsweise wird eine Menge eingeschmolzen, die genügt, um ein bis zwei Trägerkörper mit einem Aufguß zii versehen. Selbstverständlich könnte auch das Niederschmelzen in einem gasbeheizten Ofen erfolgen. Indes ergeben sich hierbei im allgemeinen Schmelzzeiten, die für eine laufende Fertigung unzweckmäßig lang sind. Beim elektroinduktiven Erhitzen können Schmelzzeiten erzielt werden, die so kurz sind, daß kontinuierlich gearbeitet werden kann. In der einfachsten Form wird eine mehrwindige Spule vorgesehen, in die ein feuerfesterTiegel geeigneten Fassungsvermögens eingesetzt wird. Da im allgemeinen ein bis zwei Trägerkörper aus einer Charge mit einem Aufguß versehen werden, genügt ein Tiegel geringen FassungsvermÖgen; und mithin auch eine Hochfrequenzanlage von verhältnismäßig geringer Leistung.In the method according to the invention the scrap is in the mold used as it arises. Here, scrap can only be of a single quality be melted down, or two or more grades of scrap can be combined will, to make products with new analysis. This represents a particular advantage of the process, because the high-quality scrap is meticulous is classified, and with a suitable selection of the types of scrap immediately without any additional measures can be worked towards a rolled intermediate product. It has proven to be particularly useful in the exercise of the process, the scrap to melt electroinductively. The following are selected: Quantities that are used for infusions to a small number of carriers is sufficient. Preferably an amount is melted down which is sufficient to provide one or two support bodies with an infusion zii. Of course Melting down could also take place in a gas-fired furnace. In the meantime, surrender This generally results in melting times that are inexpedient for ongoing production are long. Melting times can be achieved with electroinductive heating, which are so short that you can work continuously. In the simplest Form a multi-turn coil is provided in which a suitable refractory crucible Capacity is used. As generally one or two support bodies a batch is provided with an infusion, a crucible with a small capacity is sufficient; and therefore also a high-frequency system with a relatively low output.

Die Aggregate nehmen hierbei Abmessungen an, die gestatten, Tiegel und Trägerkörper unter einer Haube unterzubringen, in der die gewünschte Atmosphäre beispielsweise durch Einblasen einer geringen Menge Leuchtgas aufrechterhalten wird. Der Tiegel wird innerhalb der Haube gekippt und die Charge auf den Trägerkörper aufgegossen. In den Fällen, in denen der Trägerkörper erhitzt sein muß, kann diese Erhitzung in einem besonderen Ofen erfolgen oder auch unter der Haube selbst.The units take on dimensions that allow crucibles and to accommodate the carrier body under a hood in which the desired atmosphere is maintained, for example, by blowing in a small amount of luminous gas. The crucible is tilted inside the hood and the batch is placed on the carrier infused. In those cases in which the carrier body must be heated, this can Heating takes place in a special oven or under the hood itself.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn an eine Hochfrednenzerzeugeranlage zwei oder mehr Tiegel angeschlossen werden, die abwechselnd chargiert werden und einschmelzen. Auf diese Weise ist es möglich, die Ho@chfre<luenzanlage ständig auszunutzen und trotzdem Zeit zii gewinnen für das Chargieren und für die Vorbereitung der jeweilig benötigten Trägerkörper.It is particularly advantageous when connected to a high-frequency generator system two or more crucibles can be connected, which are charged alternately and melt down. In this way it is possible to keep the high frequency system constantly and still gain time for charging and preparation the respective required carrier body.

L"ni zii verhindern, daß die auf den Trägerkörper aufzugießende Schmelze von diesem abläuft, wird vorzugsweise mit einem leicht lösbaren Stahlband gearbeitet, das den Rand des Trägerkörpers umgibt und mit diesem durch Verschmieren mit feuerfestem Werkstoff abgedichtet wird. Die Höhe des so entstehenden Randes kann den jeweils vorliegenden Erfordernissen angepaßt werden. Es kann aber natürlich auch so verfahren werden, daß der Trägerkörper einen Rand aufweist, der aus dem Vollen herausgearbeitet ist, wobei gegebenenfalls an einer Schmalseite der Rand entfällt und durch einen von außen angesetzten Rand ersetzt wird, um beispielsweise ein Abheben des Gußerzeugnisses vom Träger zii erleichtern. Welche '.Methode in der praktischen Ausübung des Verfahrens angewendet wird, entscheidet sich nach der Art, wie das Zwischenerzeugnis weiterverarbeitet werden soll.L "ni zii prevent the melt to be poured onto the carrier body runs off from this, it is preferable to work with an easily detachable steel band, which surrounds the edge of the support body and with this by smearing with refractory Material is sealed. The height of the resulting edge can be the respective be adapted to the present requirements. But it can of course also proceed in this way be that the carrier body has an edge that is worked out from the solid is, where appropriate on a narrow side of the edge is omitted and by a from the outside attached edge is replaced, for example, a lifting of the cast product facilitate zii from the carrier. Which '.method in the practical exercise of the procedure is used depends on the way in which the intermediate product is further processed shall be.

Das Verfahren gemäß der Erfindung gestattet die Verarbeitung von hochlegierten Stählen aller Art, insbesondere aber der austenitischen Chrom-Nickel-Stähle, die rost-, säure- und/oder hitzebeständig sind. Auch ferritische Stähle dieser .Art können auf diese Weise verarbeitet werden, 'desgleichen Chromstähle und ferner Stähle, die äußer Chrom und/oder Nickel zusätzliche Legierungselemente aufweisen, wie Wolfram, Molybdän, Titan, Tantal, Niob u. dgl. Die aufgeführten Stähle stellen lediglich Beispiele dar und sind daher nicht erschöpfend für die Anwendungsmöglichkeit desVerfahrens. DasVerfahren kann außerdem, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, in Einzelheiten abgewandelt werden, so z. B. indem der Werkstoff aus einer großen Pfanne etwa von der üblichen Abmessung einer Stahlwerkspfanne aufgegossen wird. In diesem Falle muß dafür gesorgt werden, daß der Gießstrahl vom Stichloch ab unter Schutzgas liegt. Unter dieser Voraussetzung ist es möglich, mit sog. Aufbauchargen oder Umschmelzchargen üblicher Art im Sinn der Erfindung unter Umgehung des Stahlwerksblockes unmittelbar auf ein Walzvorerzeugnis hinzuarbeiten. Auch hierbei muß je nachdem, ob ein plattiertes Erzeugnis oder ein homogenes Blech hergestellt werden soll, der Trägerkörper entsprechende Temperatur aufweisen und unter Schutzgasatmosphäre stehen.The method according to the invention allows the processing of high-alloyed Steels of all kinds, but especially austenitic chromium-nickel steels, the are rust, acid and / or heat resistant. Ferritic steels of this type can be processed in this way, 'as well as chromium steels and also steels, which have additional alloy elements on the outside of chromium and / or nickel, such as tungsten, Molybdenum, titanium, tantalum, niobium and the like. The steels listed are merely representative Examples represent and are therefore not exhaustive of the applicability of the method. The method can also, without departing from the spirit of the invention, in Details are modified, so z. B. by the material from a large pan is poured about the usual size of a steel mill ladle. In this Case must be ensured that the pouring stream from the tap hole under protective gas lies. Under this condition, it is possible to use so-called build-up batches or remelted batches usual type within the meaning of the invention, bypassing the steel mill block directly work towards a pre-rolled product. Here too, depending on whether a clad Product or a homogeneous sheet is to be manufactured, the carrier body accordingly Have temperature and are in a protective gas atmosphere.

Claims

PATENT CLAIM: i. Process for the production of a preliminary material for optionally clad sheets made of alloyed steels, such as chrome, chrome-nickel or such as chromium-molybdenum steels, characterized in that steel scrap such as chips or sheet metal sections, preferably in small quantities under neutral or reducing Atmosphere melted down and the melt also under neutral or reducing Atmosphere is poured onto a carrier body in a thin layer.

2. Procedure according to claim i, characterized in that the melt is applied to a heated carrier body in the form of a plate or a lintel and this together with the solidified poured-on layer to form a sheet or the like. Is rolled.

3. Procedure according to claim i, characterized in that the melt does not or only moderately heated carrier body poured on, the solidified poured layer of the Carrier body is lifted and rolled for itself.

4. The method according to claim i to 3, characterized in that the scrap is electro-inductively melted down in: quantities is used for infusions on a small number, preferably one to two carriers sufficient.

5. The method according to claim i to 4, characterized in that the inductively heated crucibles and the carrier body housed under a hood be in the desired atmosphere, for example by blowing a small Amount of coal gas is maintained.

6. The method according to claim i to 5, characterized characterized in that two or more crucibles are provided are the alternately charged and used for melting.

7. The method according to claim i to 6, characterized in that the carrier body of an easily detachable against the body sealed steel band is surrounded. B. Method of Manufacture a pre-material for optionally clad sheets made of alloyed steels, such as chromium, chromium-nickel or such as chromium-molybdenum steels, characterized that a melt of so-called. Build-up batches or remelted batches of the usual type Pans of large dimensions is poured in the manner specified in claim i, in particular in such a way that the pouring stream from the tap hole is under protective gas.