NL8000724A

NL8000724A - Werkwijze voor het vervaardigen van staal, voorwerpen.

Info

Publication number: NL8000724A
Application number: NL8000724A
Authority: NL
Original assignee: Luossavaara Kiirunavaara Ab
Priority date: 1979-02-15
Filing date: 1980-02-05
Publication date: 1980-08-19
Also published as: FR2449126A1; IT1129686B; GB2043696A; IT8019582A0; SE7901372L; LU82160A1; DE3003915A1; BE881720A; JPS55113823A

Description

«Ί Μ

Iw.Hr. 102

Titel: Werkwijze voor het vervaardigen van staal; voorwerpen. '

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van staal, meer in het bijzonder op een werkwijze voor het bereiden van staal met een nauwkeurig bepaald koolstofgehalte.

Koolstof is het belangrijkste niet-metallische legeringselement 5 in staal. Kleine variaties in het koolstofgehalte van staal veroorzaken een grote variatie in de eigenschappen van het staal. Daarcm wordt bij de bereiding van staal altijd grote zorg besteed aan het verkrijgen van het exhcte vereiste koolstofgehalte. Dit is in het bijzonder het geval voor staalsoorten van hoge kwaliteit, en is ook van belang voor camaer-10 cieel staal.

Tegenwoordig wordt staal op zeer grote schaal bereid volgens zuurstof-gasconvertorwerkwijzen. In deze werkwijzen wordt gesmolten uitgangsijzer of ruw ijzer met koolstofgehalten -van b.v, 2-h,5%, gezuiverd totdat een staal met het gewenste koolstofgehalte is verkre-15 gen. Een dergelijke zuivering kan echter ook in electro-ovens of vuurovens, b.v. Martin-ovens, worden uitgevoerd. Het zuiveren is een bijzonder snel procédé wanneer het wordt uitgevoerd in zuurstof-gas-convertors, waarin het zuiveringsprocédé met zuurstof-gas of zuurstofrijke lucht wordt uitgevoerd. In smelthoeveelheden van 200 tot 300 ton 20 kan het koolstofgehalte in een zeer korte tijd, b.v. tussen 10 en 20 minuten tot lage waarden worden verminderd. Hét is dan echter lastig cm het zuiveringsprocédé bij het gewenste koolstofgehalte te beëindigen. Daarcm geeft men er vaak te voorkeur aan cm het zuiveringsprocédé voort te zetten totdat nagenoeg alle koolstof uit de smelt is verdwenen, 25 cm vervolgens het bad van gesmolten ijzer tot het gewenste koolstofgehalte te cementeren door prodükten met een hoog koolstofgehalte, b.v. grafiet toe te voegen. Het verder zuiveren tot lage koolstofgehalten is ook cm andere redenen gewenst. Pas wanneer de ijzer-smelt een laag koolstofgehalte heeft bereikt, wordt de smelt gezuiverd door 30 daarin zuurstofgas te blazen van bepaalde verontreinigingen zoals fosfor in een mate, die hem als uitgangsmateriaal voor de bereiding van staal van hoge kwaliteit geschikt maakt.

Bij het cementeren van gesmolten ijzer kunnen daaraan andere legeringselementen worden toegevoegd cm gewenste eigenschappen aan 35 het gerede staal te verlenen. De legeringsstoffen bevatten echter SO 0 07 2 4 -2- • ./ "bij voorkeur geen in het gerede staal ongewenste stoffen. Ook zijn ze bij voorkeur gemakkelijk oplosbaar in. het staal en koelen ze het staal zo weinig mogelijk af.

Het is derhalve normaal cm'het gesmolten uitgangsijzer of ruw 5 ijzer op de bovenstaand beschreven wijze te zuiveren tot lage koolstofgehalten, die aanzienlijk beneden het beoogde uiteindelijke koolstofgehalte liggen alvorens het bad te cementeren. Het koolstofgehalte kan echter ook op de juiste waarde worden ingesteld met een mindere mate van cementering door te starten bij een onmiddellijk beneden het 10 gewenste uiteindelijke koolstofgehalte gelegen waarde.

Moeilijkheden zijn ondervonden bij het vinden van een geschikt cementeeimateriaal, dat lage kosten combineert met het vermogen cm het gewenste resultaat in een cementeerbewerking te bereiken. Wanneer b.v. verpoederde kolen of verpoederde cokes worden gebruikt, wordt 15 het staal verontreinigd met verontreinigingen zoals zwavel, die in de kolen of de cokes aanwezig zijn. Omdat kolen en cokes verder lichte materialen zijn, worden sterk variërende opbrengsten verkregen bij het toevoegen van kolen of cokes aan het staal, waardoor het lastig is cm een juiste analyse te krijgen. Zuivere koolstoflnaterialen, zoals 20 grafiet, hebben een licht gewicht, zijn duur en lossen moeilijk op zodanige wijze in het staalbad op dat reproduceerbare opbrengsten worden verkregen, wat tot fouten leidt in de samenstelling van het staal. Wanneer b.v. ruw ijzer ("pig iron”) wordt gebruikt daalt de temperatuur van het staalbad aanzienlijk. Verder bevat ruw ijzer 25 verontreinigingen die vaak in de laatste staalbereidingstrap niet in het staalbad mogen kernen.

Doel van de uitvinding is cm een nieuwe en nuttige werkwijze te verschaffen voor het verkrijgen bij de bereiding van staal van een nauwkeurig bepaald koolstofgehalte van het uiteindelijke staal.

30 Dit doel wordt volgens de uitvinding gerealiseerd doordat ijzercarbide wordt opgelost in een gesmolten staalbad met een lager koolstofgehalte dan het gewenste uiteindelijke koolstofgehalte van het staal, in een hoeveelheid die het gewenste uiteindelijke koolstofgehalte verschaft. Op deze wijze worden de nadelen, die in hoge mate 35 verbonden zijn met het gebruik van conventionele cementeermiddelen, 8000724 -3- w geëlimineerd, doordat een hoge opbrengst en een hoge mate Tan nauwkeurigheid wat de samenstelling van het staal betreft kunnen worden verkregen met een goedkoop materiaal. IJ zere arbi den·, die slechts ijzer en koolstof bevatten, kunnen met een hoge mate van zuiverheid tegen betrekkelijk 5 lage kosten worden, bereid. IJzercarbiden, die variërende samenstellingen kunnen bezitten, b.v. FegC, Fe^C enz., hebben een hoog koolstofgehalte in vergelijking tot ruw ijzer, en lossen gemakkelijk op in staalhalen met lage koolstofgehalten. Het oplossen van het ijzercarbide in het bad leidt slechts tot een betrekkelijk geringe afkoeling van het bad, 10 d.w.z. slechts tot een geringe temperatuurdaling. Bovendien zijn ijzer-carbiden zwaar, waardoor het mogelijk is dat ze op een nagenoeg ver liesvrije wijze in het staalbad kunnen worden gebracht. De werkwijze volgens de uitvinding kan met bijzonder succes worden toegepast bij de bereiding van staal in een zuurstof-gas-staalconvertor waarin het 15 door de snel voortschrijdende zuivering lastig is cm de ontkoling op een zo nauwkeurig tijdstip te stoppen, dat het juiste koolstofgehalte wordt verkregen.

Het ijzercarbide wordt bij voorkeur- in het bad geïnjecteerd in de vorm van deeltjes, gesuspendeerd in een dragergas.

20 Ook is echter mogelijk cm het ijzercarbide in geagglcmereerde vorm in het bad te brengen, waarbij het suspenderen van het ijzercarbide in een nagenoeg inert dragergas overbodig wordt gemaakt.

In dit opzicht is het megelijk cm het hoge specifieke gewicht van het ijzercarbide te gebruiken door het carbide in het staalbad 25 te brengen in de vorm van agglomeraten die ook deoxidatiemiddelen, b.v. aluminium en/of vrije koolstof bevatten teneinde de opbrengst van laatstgenoemde toevoegingen te vergroten.

Het ijzercarbide kan geschikt worden toegevoerd aan een stroem lopend staal of aan de. bodem van een houder of gietpan, waarin het 30 staal met een lager koolstofgehalte dan het beoogde uiteindelijke koolstofgehalte wordt gegoten.

Het ijzercarbide kan wordeitoegevoerd aan een niet gelegeerd staalbad of aan een bad dat reeds gelegeerd is. Anderzijds kan het ijzercarbide tegelijkertijd met andere stoffen of toevoegingen aan 35 het bad worden toegevoerd.

8000724 y • -1;-

De uitvinding zal aan de hand van de voorheelden nader worden taegelicht.

Voorbeeld I:

Een had van gesmolten staal met een gewicht, van 5800 kg, aanwezig 5 in een 6 tons electrostaaloven, had een koolstofgehalte van Ο,ΟΠ gew.#, dat verhoogd moest worden tot een uiteindelijk koolstofgehalte van 0,20 gew.#. Hiertoe werd 1^7,7 kg fijnverdeeld ijzercarbide met een koolstofgehalte van 6,5 gew.# in het had geïnjecteerd met behulp van een inert dragergas.Zoals kan worden berekend moest aan het bad, inclusief het 10 daaraan toegevoegde carbide, 9,56 kg koolstof worden toegevoegd cm het koolstofgehalte tot. 0,20 # te verhogen, en bevatte het toegevoegde carbide 9,6 kg koolstof. De koolstofopbrengst was derhalve 99,6#.

De begintemperatuur van het bad was 1720°C en daalde tijdens het cemen-teringsprocede tot l6l0°C.

15 Voorbeeld IIV

Het koolstofgehalte van een gesmolten staalbad met een gewicht van 5980 kg werd van 0,19 gew.# verhoogd tot 0,28 gew.# door aan het bad,zoals gegoten in een gietpan, 98,95 kg ijzercarbide met een koolstofgehalte van 5,7 gew.# toe te voegen. De door het ijzercarbide toegevoegde 20 koolstof bedroeg 5,6h kg, terwijl de in het bad opgeloste hoeveelheid koolstof 5,63 kg bedroeg, derhalve een opbrengst van 99,8#. De begintemperatuur van het bad was 1700°C en daalde tijdens het cementerings-procédé tot l6l5°C.

Voorbeeld III: 25 Het koolstofgehalte van een gesmolten staalbad met een gewicht van 5050 kg werd van 0,03 gew.# verhoogd tot 0,lU gew.# door aan het bad zoals in een gietpan gegoten, 100 kg ijzercarbide met een koolstofgehalte van 5,67 gew.# toe te voegen. De door het ijzercarbide toegevoegde... hoeveelheid koolstof bedroeg 5,67 kg, terwijl de in het bad 30 opgeloste hoeveelheid koolstof eveneens 5,67 kg bedroeg, derhalve een opbrengst van 100#. De begintemperatuur van het bad bedroeg 1710°C en daalde tijdens het cementeringsprocédë tot l630°C.

Bovenstaande voorbeelden laten zien dat ijzercarbide een buitengewoon geschikt cementeringsmiddel is om het koolstofgehalte van ge-35 smolten staal nauwkeurig in te stellen. Cementering onder toepassing 8000724 « ' -5- van verpoederde kolen, geeft "bij lange na niet de bovenstaande opbrengsten, terwijl b.v. het gebruik van ruw ijzer voor cementeringsdoeleinden een buitensporige afkoeling van het bad veroorzaakt, d.v.z. een temperatuurdaling in de orde van grootte van 150°C; bovendien zullen de 5 in ruw ijzer aanwezige verontreinigingen met het staal worden gelegeerd.

8000724

Claims

1. Werkwijze voor het bereiden van staal met een nauwkeurig bepaald koolstofgehalte, met het kenmerk., dat men ijzercarbide oplost in een gesmolten staalbad, waarvan het koolstofgehalte lager is dan het gewenste koolstofgehalte van het staal, welk carbide in zodanige hoeveelheden 5 wordt toegevoegd dat het beoogde uiteindelijke koolstofgehalte wordt bereikt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ijzer-carbide wordt toegevoegd aan staal dat bereid is in zuurstof-gas.-staal-convertors.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat deeltjes- vormig ijzercarbide, gesuspendeerd in een dragergas, in het staalbad wordt geïnjecteerd. k. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het ijzercarbide in geagglamereerde vorm aan het staalbad wordt toegevoerd. 15 5· Werkwijze volgens conclusie U, met het kenmerk, dat het ijzercar bide aan het bad wordt toegevoerd in de vorm van agglomeraten, die ook deoxidatiemiddelen en/of vrije koolstof bevatten. '

6. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-5» met het kenmerk, dat het ijzercarbide aan een stroom lopend staal wordt toegevoerd. 20 7. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-5» met het kenmerk, dat het ijzercarbide wordt toegevoerd aan de bodem van een houder of gietpan, waarin het staal met een koolstofgehalte lager dan het beoogde uiteindelijke koolstofgehalte wordt gegoten.

8. Frodukten, geheel of gedeeltelijk bestaande uit staal, dat bereid 25 is onder toepassing van de werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-7. 8009724