NO121526B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av sintrede, nitrogenholdige stålforedlere.

Foreliggende oppfinnelse angår fremstilling av komplekse for-legeringer med hoyt nitrogeninnhold som tjener til å tilfore nitro-

gen til et stålbad.

Tilforsel av nitrogen til stål kan utfores ved forskjellige fremgangsmåter. I overveiende grad benyttes nitrerte ferrolegeringer eller kalkkvelstoff. Kalkkvelstoffholdige produkter er også kjente for dette formål. Dessuten kan nitrogen tilfores stålbadet ved hjelp av organiske forbindelser eller i form av gassformig nitrogen. Begge de sistnevnte metoder har imidlertid ingen praktisk betydning. Kalkkvelstoff og kalkkvelstoffholdige produkter har i forhold til nitrogenholdige ferrolegeringer de ulemper at de bringer slaggdannere inn i stålbadet og at nitrogenutbyttet i stålet er så lavt som 10- ho% og gjenstand for store variasjoner. Dertil kommer faren for personalet på grunn av dannelse av blåsyre og cyanid. Det anvendes derfor fortrinnsvis nitrogenholdige ferrolegeringer. Som nitrogenbærere anvendes legeringer av vanadium, krom eller mangan som oppviser en hoy nitridbestandighet. Det finnes gjennomsmeltede og sintrede, nitrerte ferrolegeringer. Gjennomsmeltede legeringer har ifolge sin natur en meget jevn nitrogenfordeling, men har imidlertid sammenlignet med sintrede legeringer et vesentlig lavere nitrogeninnhold. På grunn av det hoye nitrogeninnhold er det derfor mer bkonomisk å anvende de sintrede ferrolegeringer som imidlertid ofte er porose. Folgen av dette er en dårlig neddykking i stålsmelten og derav folgende varierende nitrogenutbytter.

Flere fremgangsmåter er kjente og anvendelige ved nitrering av ferrolegeringer. Den oppdelte legering blir tilfort nitrogen under en nitrogengass- eller amoniakk-gassatmosfære ved temperaturer over 700°C til under legeringens smeltetemperatur. Da nitrogenopptaket beror på en diffusjonsprosess, må den legering som skal tilfores nitrogen, være mest mulig finkornet. Dessuten bor temperaturen være så hoy som mulig for hurtig å kunne gjennomføre nitreringen. For mangan og ferromangan blir f.eks. 1000-1200°C angitt. En hoy temperatur og vidtgående findeling tilfredsstiller imidlertid ikke de økono-miske krav. Som folge derav forsokes det i praksis å komme frem til et kompromiss, hvorved nitrogeninnholdet i slike legeringer ligger langt under de teoretisk mulige verdier. Således angies f.eks. i forbindelse med ferromangan et nitrogeninnhold av Det maksimalt oppnåelige innhold er ca, 9% nitrogen.

Et kjent forslag for å oke nitrogeninnholdet består i på et forste trinn å smelte aluminotermisk en mangan-vanadiumlegering fra teknisk vanadinsyre ved tilsetning av manganmetall eller ferromangan. Denne legering blir så oppdelt og nitrert i fast form. Ulempen ved denne fremgangsmåte er at en egen spesiallegering må fremstilles som, på grunn av tilsetningen av den faste legeringsbestanddel mangan, er lite okonomisk. I tillegg kan på denne måte bare legeringer med et begrenset vanadium- manganforhold fremstilles.

Det er også blitt foreslått å anvende en kompleks legering

som ved siden av mangan og nitrogen også skal inneholde aluminium som ved legering av stålet vil desoxydere dette. Det fåes derved et jevnt og hoyt nitrogenopptak i stålet. Det må ansees å være en

ulempe at det sammen med nitrogenet alltid bringes inn en bestemt aluminiummengde i stålet, og dette er ikke alltid onskelig.

Det er videre blitt anbefalt å tilfore nitrogen til ferromangan eller en mangan-kromlegering i en nitrogen- eller ammoniakk-strom. Det derved oppnådde sinterprodukt tilsettes til smeltet ferromangan eller manganmeta]1 for å få en kompakt legering. Hel-ler ikke denne fremgangsmåte representerer noen god okonomisk los-ning da det må benyttes en to-trinnsprosess.

Ved foreliggende oppfinnelse taes det sikte på å tilveie-bringe en fremgangsmåte ved fremstilling av sintrede, nitrogenholdige stålforedlere ved glodning av reaksjonsdeltagerne i findelt form i en nitrogenatmosfære ved temperaturer over 800°C for derved på en enkel og folgelig okonomisk måte å oppnå et tett sintret pro-dukt med et meget hoyt nitrogeninnhold. Sinterproduktets nitrogenfordeling skal være meget jevn. Disse fordeler skal oppnåes uten at det er nodvendig å anvende en finere kornstorrelse for utgangsmaterialene eller en hoyere nitreringstemperatur enn hva som hittil har vært vanlig.

Denne oppgave loses ved foreliggende fremgangsmåte som går ut på fremstilling av sintrede, nitrogenholdige stålforedlere til bruk som tilsetningsmiddel for fremstilling av nitrogenholdige stål,

hvor en ferrolegering eller et legeringsmetall i findelt, fast form glodes i en nitrogenatmosfære ved temperaturer over 800°C, og fremgangsmåten er særpreget ved at for oppnåelse av et så hoyt nitrogeninnhold som mulig i stålforedleren blir ferrolegeringen eller leg-er ingsmetallet for nitreringen tilblandet ett eller flere ytterligere legeringsmetaller og/eller ferrolegeringer i findelt, fast form i en mengde av minst 10 vektprosent av blandingen.

Det har vist seg at opptak av nitrogen i en findelt ferrolegering ved temperaturer over 900°C forloper vesentlig hurtigere dersom en annen ferrolegering eller et legeringsmetall i en mengde av minst 10 % tilsettes til den legering som skal tilfores nitrogen.

Denne forholdsregel byr på folgende fordeler:

Det i blandingslegeringen oppnåelige nitrogeninnhold er ca. 10-30$ hoyere enn i ferrolegeringer eller legeringsmetaller som separat tilfores nitrogen og derpå sammenblandes. Ved tilsetningen av en annen ferrolegering blir nitreringstiden for oppnåelse av et bestemt nitrogeninnhold kortere enn ved nitrering av de enkelte legeringer eller legeringsmetaller. Det har overraskende vist seg at slike blandingslegeringer sintrer sammen til vesentlig mer kom-pakte stykker ved en gitt temperatur. De kan derfor lett bringes inn i stålbadet hvor de hurtig opploses og gir et hoyt og jevnt nitrogenutbytte. Fremgangsmåten muliggjor en enkel tilpassing til alle forbrukeronsker av de nitrogenholdige blandingslegeringer som skal fremstilles. Dersom det f.eks. onskes en blandingslegering

med et bestemt nitrogeninnhold, kan ved valg av og tilsvarende sammenblanding av de enkelte legeringer sinterproduktets nitrogeninnhold' noye innstilles. Omvendt kan imidlertid også blandingslegeringer fremstilles og nitreres med den sammensetning av legeringselementer som stålverket måtte onske. I dette tilfelle er igjen nitrogeninnholdet i den nitrerte blandingslegering hoyere enn det nitrogeninnhold som fåes ved en påfolgende sammenblanding av separat nitrerte metaller eller ferrolegeringer.

Fremstillingen av nitrogenholdige blandingslegeringer kan utfores i kjente ovner. For innforingen i ovnen blandes ferroleger-ingene og/eller metallene i overensstemmelse med forbrukerens bnsker. Knusingen kan utfores ifolge en hvilken som helst av de kjente metoder, som f.eks. maling, granulering of forstovning. Opptaket av nitrogen skjer ved hjelp av nitrogengasser og/eller ammoniakkgass ved temperaturer mellom 800 og l<I>+00<o>C, fortrinnsvis mellom 900 og 1100°C. De erholdte sinterprodukter kan knuses til den onskede stykkstorrelse.

De foreslåtte, nitrogenholdige blandingslegeringer vil bli nærmere beskrevet i de efterfolgende eksempler. De folgende ferrolegeringer ble anvendt som utgangsmaterialer for blandingslegeringene:

Nitrogenopptaket fant sted ved 950°C i lopet av 8 timer under en nitrogengassatmosfære ved et trykk av 760 mm Hg.

Eksempel 1

Det ble satt inn

a) 120 kg ferromangan alene

b) 150 kg ferrovanadium alene

c) 70 kg ferromangan blandet med 1^0 kg ferrovanadium, dvs. med et

forhold av ferromangan til ferrovanadium av 1:2.

Det ble utveiet

c) 237 kg ferromangan-ferrovanadium-blanding,

Dersom de separat nitrerte legeringer ferromangan og ferrovanadium blandes i forholdet 1:2, fåes et beregnet nitrogeninnhold i blandingen av 9,^ % nitrogen. Til sammenligning fåes 10,5 % nitrogen i den i blanding nitrerte legering.

Eksempel 2

Det ble satt inn

a) 270 kg ferromangan alene

b) 300 kg ferrovanadium alene

c) 150 kg ferromangan blandet med 150 kg ferrovanadium, dvs. et

forhold av ferromangan til ferrovanadium av 1:1.

Det ble tatt ut

c) 3*+0 kg f erromangan-f errovanadium-blanding ,

Dersom de separat nitrerte legeringer ferromangan og ferrovanadium blandes i forholdet 1:1, fåes et nitrogeninnhold i blandingen av 9, h%, sammenlignet med 11,1$ i den nitrerte blanding.

Eksempel 3

Det ble satt inn

a) 200 kg ferromangan alene

b) 200 kg ferrokrom alene

c) 1^+0 kg ferromangan blandet med 70 kg ferrokrom, dvs. et forhold

"av ferromangan til ferrokrom av 2:1.

Det ble tatt ut

c) 23'+ kg f erromangan-f errokrom-blanding ,

En blanding av de separat nitrerte legeringer ga ved et forhold av ferromangan til ferrokrom av 2:1 bare 7, 3% nitrogeninnhold, sammenlignet med 9, 2% nitrogen i den nitrerte blanding.

Eksempel h

Det ble satt inn

a) 250 kg ferrovanadium alene

b) 250 kg ferrokrom alene

c) 1^+0 kg f errovanadium blandet med 70 kg ferrokrom, dvs. et forhold av ferrovanadium til ferrokrom av 2:1.

Det ble tatt ut

En blanding av de separert nitrerte legeringer i et forhold av f errovanadium til ferrokrom av 2:1 ga et nitrogeninnhold av 9,<*>+%, sammenlignet med 10,5 % nitrogen i den nitrerte blanding.

Eksempel 5

Det ble satt inn

a) 150 kg ferromangan alene

b) 150 kg ferroniob alene

c) 120 kg ferromangan blandet med 30 kg ferroniob, dvs. ferromangan

og ferroniob i et forhold av M-: 1.

Det ble tatt ut

c) 160 kg ferromangan-ferroniob-blanding,

Dersom de separat nitrerte legeringer ferromangan og ferroniob blandes i et forhold av *+:l, fåes gjennomsnittlig 6,5$ nitrogen, sammenlignet med 7,0 $ nitrogen i den nitrerte blanding.

Eksempel 6

Det ble satt inn

a) elektrolytisk mangan alene malt til en partikkelstbrrelse under 0,15 mm b) ferrovanadium alene inneholdende ca. 80 $ V og malt til en partikkelstbrrelse under 0,15 mm c) findelt elektrolytisk mangan blandet med findelt ferrovanadium i vektforholdet 1:1

Det ble oppnådd

Dersom de separat nitrerte metaller blandes i forholdet 1:1, fåes et beregnet N-innhold av 9,5 $, sammenlignet med 11,3 $ nitrogen i den blandede legering.

Eksempel 7

Det ble satt inn

a) elektrolytisk mangan alene malt til en partikkelstbrrelse under 0,15 mm b) aluminotermisk fremstilt metallisk krom malt til en partikkel-storrelse under 0,15 mm

c) elektrolytisk mangan og metallisk krom i vektforholde"t 2:1

Det ble oppnådd

Dersom de separat nitrerte metaller blandes i forholdet

2 Mn : 1 Cr, fåes et beregnet nitrogeninnhold i blandingen av 8,5$, sammenlignet med 10,7 $ nitrogen i de i blanding nitrerte metaller.

I alle de angitte eksempler er de nitrerte blandingslegeringers me-kaniske styrke og tetthet langt bed-re enn de tilsvarende egenskaper til de parallelt nitrerte enkeltlegeringer. Mens det ved enkeltlegeringene bare ble oppnådd en tilsynelatende tetthet av 50-65$ av den virkelige tetthet i den nitrogenholdige sinter, var de tilsvarende verdier for blandingslegeringene 60-75$ av den virkelige tetthet.

Det er ved foreliggende fremgangsmåte viktig å gå ut fra en blanding hvor det for behandling av stålet mest viktige legeringsmetall foreligger i blanding med et ytterligere metall, hvorved også andre legeringer kan tilsettes. Det foretrekkes å anvende ferrolegeringer både for hoveddelen av den blanding som skal nitreres, og for tilsetningene. Ved foreliggende fremgangsmåte kan disse i almin-nelighet benyttes med den sammensetning som de markedsførte produkter har. Derved blir foreliggende fremgangsmåte spesielt okonomisk gunstig da det ikke er nbdvendig med noen spesialfremstilling av utgangsmaterialene.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av sintrede, nitrogenholdige stålforedlere til bruk som tilsetningsmiddel for fremstilling av nitrogenholdige stål, hver en ferrolegering eller et legeringsmetall i findelt, fast form glodes i en nitrogenatmosfære ved temperaturer over 800°C, karakterisert ved at for oppnåelse av et så hoyt nitrogeninnhold som mulig i stålforedleren blir ferrolegeringen eller legeringsmetallet for nitreringen tilblandet ett eller flere ytterligere legeringsmetaller og/eller ferrolegeringer i findelt, fast form i en mengde av minst 10 vektprosent av blandingen •

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at ferromangan eller manganmetall blandet med ferrovanadium nitreres, hvorved det fortrinnsvis anvendes et vektforhold av 3:1 til 1:1.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisert ved at ferromangan eller manganmetall blandet med ferrokrom eller krommetall nitreres, hvorved det fortrinnsvis anvendes et vektforhold av 3:1 til 1:2. h.

Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisert ved at ferrovanadium blandet med ferrokrom eller krommetall nitreres, hvorved det fortrinnsvis anvendes et vektforhold av 2:1 til 1:3.

5. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at ferromangan eller manganmetall blandet med ferroniob nitreres, hvorved det fortrinnsvis anvendes et vektforhold av <*>+:! til 1:1.