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Stahlreinigung bzw. Legierungsverfahren unter Verwendung von geschmolzenem
Aluminium
| Bekanntlich erfolgt die Reinigung von St;dil, die |
| in dem Enticrnen sämtlicher Fremdstoffe aus demsel- |
| ben besteht, inslmsondere dessen Entsäuerung, Ent- |
| schwefching und Entphosphorung, im allgemeinen |
| schrittweise im Verlauf verschiedener ziemlich lang- |
| wieriger Verrichtungen, die vor allem der Natur des |
| Ait;gangsmetalls, den erwünschten Eigenschaften des |
| Ei-zetignisses imd der verwendeten Behandlungsart |
| angepal3t sein mii;>en. Wenn die Reinigung des |
| Stahles bereits sehr weit vorgeschritten ist, wird sie |
| durch Vornahme der sogenannten Schlußverrichtung |
| beendet, die im flinziittin verschiedener Stoffe, wie |
| Mangan, Ahiniiniiirii, Siliziinn lind Titan, zti bestehen |
| pflegen. |
Bei einem anderen, ebenfalls bekannten @tahlreinigiingsverfahren wird der im Stahl
in Gestalt von darin aufgelöstem Eisen- und Manganoxyd enthaltene Sauerstoff sehr
rasch im Wege einer gründlichen Durchmischung des Stahlbades mit einer gewissen
Menge von synthetisch zubereiteter Schlacke entzogen, die die besagten Oxyde zu
binden vermag.
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Desgleichen sind bei der Herstellung eines legierten Stahles, welcher
ungefähr 0,32 bis (),1 7 Kohlenstoff und mir wenig oder kein Mangan
enthält, Stahlreinigungsverfahren bekannt, bei welchen der zu behandelnde Stahl
erst im Konverter einer Entkohlung, Entphosphorung, Entschwefelung usw. unterworfen
und dann mit einem Leichtmetall, wie flüssiges
Aluminium, sei es
im Konverter selbst oder außerhalb desselben vermischt wird; wobei die Entkohlung,
Entphosphorung, Entschwefelung usw. gegebenenfalls mittels eines im Konverter ausgeführten
Überverblasens erreicht und der Grad des Verblasens der auszuscheidenden '-Menge
an Kohlenstoff, Phosphor oder Silizium angepaßt wird, um alsdann die gewünschte
Stahlzusammensetzung durch Zugabe der notwendigen Elemente herzustellen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stahlreinigungs- bzw. Legierungsverfahren
unter Verwendung metallischen Aluminiums, bei dem ein stark verunreinigter, insbesondere
ein absichtl'ch stark oxydierter Stahl, in geschmolzenem Zustand mit einer genügenden
Menge geschmolzenen Aluminiums beruhigt wird, um eine aluminothermische Reduktion
des Bades herbeizuführen, wobei gegebenenfalls entsprechende Zutaten an anderen
zur Legierung des Erzeugnisses bestimmten Elementen in dem Bad gleichzeitig mit
dem geschmolzenen Aluminium oder unmittelbar vor demselben hinzugefügt werden.
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Sollte der Sauerstoffgehalt des zu behandelnden Bades nicht hoch genug
sein, um durch das Aluminium eine aluminotherrnische Reduktion und damit eine Beruhigung
herbeizuführen, so wird vorgeschlagen, das zu behandelnde Stahlbad so weit zu oxydieren,
bis es den nötigen Sauerstoff enthält, der zur aluminothermischen Reduktion notwendig
ist. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß der Sauerstoffgehalt des zu reinigenden
Bades derjenige sein muß, der zur aluminothermischen Reduktion mindestens ungefähr
i kg Aluminium je Tonne benötigt, wobei nochmals betont werden muß, daß der von
Natur aus ungenügende Sauerstoffgehalt absichtlich erhöht wird.
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Wie aus den obenerwähnten Merkmalen hervorgeht, unterscheidet sich
das erfindungsgemäße Verfahren von den bekannten Verfahren dadurch, daß der Reinigungsprozeß
im Gegensatz zu den beiden ersten Verfahren ohne Vornahme der Schlußverrichtungen
und im Gegensatz zum dritten Verfahren durch eine aluminothermische Reduktion ausgeführt
wird, wobei die eventuelle Oxydation des Stahlbades mit Hinsicht auf den Siliziumgehalt
so weit durchgeführt wird, daß der fertige und zugleich beruhigte Stahl o,oo °/o
Silizium, o,oo °/o Aluminium, 0,02 °/o Kohlenstoff und o,o2 % Mangan aufweisen
kann und infolgedessen die Herstellung einer ganzen Reihe niedriger, mit Silizium
legierter Stähle ermöglicht.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der
durch die aluminothermische Reduktion stark erhöhten Temperatur, welche die Bildung
der A1203 Schlacke und ihre Flüssigkeit begünstigt.
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Ist ein legierter Stahl herzustellen, so wird zweckmäßig dem geschmolzenen
Aluminium einerseits Kalk, Soda, Flußspat usw. zwecks Erleichterung der durch A1,03
gebildeten Schlacke, anderseits Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Wolfram, Chrom, Nickel,
Titan und andere übliche Legierungselemente, entweder in gediegenem Zustand oder
in Gestalt von Verbindungen, fein gemahlen oder auf eine Korngröße von ungefähr
i bis 2 mm Durchmesser gebracht und erhitzt, gegebenenfalls geschmolzen, zugesetzt,
wobei einzelne dieser Stoffe zum Teil zwecks weiterer Reinigung des Stahlbades,
bei der sie zusammen mit den Fremdkörpern in die Schlacke übergehen, zum Teil als
Legierungselemente hinzugefügt werden.
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Erfindungsgemäß erfolgt das Zusetzen der Zutaten dadurch, daß dieselben
an sich auf hohe Temperatur, beispielsweise auf iooo° C, gebracht, wenn möglich
geschmolzen, auf den Boden von Mischgefäßen oder Gießpfannen, die gegebenenfalls
hoch erhitzt sein können, geleitet, um dort mit der erforderlichen, im voraus bereiteten
Menge von geschmolzenem Aluminium zusammengegossen zu werden. Die geschmolzenen
Zutaten bilden mit dem flüssigen Aluminium zwei übereinanderliegende Bäder, in die
das zu reinigende Stahlbad rasch eingeschüttet wird. Auch kann das bereits mit Aluminium
gereinigte und beruhigte Stahlbad einfach in die Gießpfanne geschüttet werden, in
welche nur die flüssigen Zutaten eingeleitet werden, gegebenenfalls mit einer gewissen,
zur Temperaturerhaltung notwendigen Menge des bereits anderwärts gereinigten und
beruhigten Stahlbades.
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Die Reinigung des Stahlbades erfolgt in ungefähr einer Minute, wobei
ein gleichförmiges, durchaus homogenes Enderzeugnis erzielt wird; es entfällt somit
jeder Anlaß sowohl zur Verwendung von synthetischer von vornherein zubereiteter
Schlacke als auch zur obenerwähnten bekannten Behandlung des Stahles mit den sogenannten
Schlußzutaten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Herstellung bekannter als
auch neuer Stahlsorten jeder Art, die in jedem beliebigen Verhältnis mit den verschiedensten
Elementen legiert sein können, Anwendung finden, wobei das Ausgangserzeugnis ein
stark verunreinigter oder stark absichtlich oxydierter Stahl ist.
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Das wesentliche Stahllegierungsherstellungsverfahren besteht darin,
daß die Legierungselemente, wie Silizium, Mangan, Kohlenstoff, nur in vernachlässigbarem
Ausmaß zur Stahlreinigung beitragen und fast ausschließlich als Legierungselemente
des Fertigerzeugnisses zum Ausdruck gelangen, während die eigentliche Abscheidung
der Fremdkörper hauptsächlich durch die Einwirkung des geschmolzenen zugesetzten
Aluminiums erfolgt. Die auf diese Weise erzeugten Stähle enthalten demnach entweder
viel oder auch keinen der üblichen Bestandteile, wie Mangan, Silizium, Kohlenstoff,
je nach der Überoxydation des Stahlbades, wobei die anderen Sonderzusätze, wie Chrom
oder Nickel, in jedem beliebigen Verhältnis vorhanden sein können. Dabei sind die
Gewichtsmengen dieser verschiedenen Zutaten, die dem Stahlbad zuzusetzen sind, durch
vorhergehende Analysen, Versuche und Berechnungen, den Erfordernissen des gewünschten
Stahles entsprechend, von vornherein genau zu- bestimmen.
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Es können demnach halbberuhigte Stahlsorten erzeugt werden, die zwischen
den nichtberuhigten und beruhigten Stahlsorten liegen.
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Die überraschend günstige und schnelle Wirkung des erfindungsgemäßen
Stahlreinigungsverfahrens ist auf folgende Art zu erklären
Nach
Einbringung von Aluminium in das stark verunreinigte Stahlbad beginnt das Leichtmetall
den Sauerstoff rasch und unter großer, durch die aluminothermische Reaktion erzeugte
Wärmeentwicklung zu entziehen, wodurch das Bad erwärmt und flüssiger wird, so daß
sämtliche Verunreinigungen ohne Schwierigkeit zur Oberfläche steigen.