NO137775B - Fremgangsm}te ved fremstilling av en varmbearbeidet st}lgjenstand fra gassavgivende st}l - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling

av en varmbearbeidet stålgjenstand fra gassavgivende stål som inneholder bestanddeler som avgir gassarter som er giftige eller . på annen måte ubnskede. De gassavgivende bestanddeler kan være visse elementer som forbedrer stålets bearbeidbarhet, som f.eks. tellur, selen, svovel eller vismut. Alternativt kan de gassavgivende bestanddeler være av en slik art at de ikke tjener til å forbedre bearbeidbarheten, men allikevel utgjor dnskede tilsatser, slik som f.eks. arsen eller forsfor.

I henhold til en tidligere kjent fremgangsmåte for fremstilling

av barrer fra gassavgivende stål fylles en åpen barreform med smeltet stål som inneholder en relativt liten mengde deoksyder» ingsmiddel. Karbonmonoksyd genereres innvendig i smeiten og avgis gjennom barreformens åpne overside, slik at barrens overside bibeholdes i smeltet tilstand, mens den gassavgivende barre stbrkner innover fra barreformens vegger, idet det stbrknede lag herunder er relativt fritt for karbon og mange metalloider og således utgjbres av reiativt rent jern.

Gassavgivnirigen kan stoppes ved å plassere en stålplate over barreformens åpning i kontakt med barrens smeltede overflate, mens en stbrre mengde kjblevann helles over topp-platen for å bevirke stbrkning av en skorpe på barrens overside. Dette stopper gassutviklingen fra barrens overside, og således gassavgivningen fra stålsmeiten.

Når gassavgivende ingredienser tilsettes en barreform etter at den har blitt fylt med gassavgivende stål, og gassavgivningen derpå stoppes på konvensjonell måte ved anvendelse av en tilkåpslings-plate som angitt ovenfor, vil det forlbpe en vesentlig tid mellom tilsatsen av de gassavgivende bestanddeler og dannelsen av fast skorpe på oversiden av den gassavgivende barre. Denne forsinkelse utsetter arbeidere i nærheten for vesentlige mengder av gass, som ofte kan være skadelig for helse og sikkerhet. Videre kan smeltet stål, selv med en tilkapslingsplate, sprute ut fra barrens overside og bevirke forsinket gassavgivning, og dette har en tendens til å bevirke hbyere konsentrasjon av de tilsatte ingredienser inne i smeiten enn det som er bnskelig. Sådanne konsentrasjoner krever borttagning av en stbrre mengde stål fra barrens overside enn det som normalt vil være nbdvendig, således at utbyttet nedsettes.

Foreliggende oppfinnelse gjelder spesielt den stbpemetode hvorved gassutviklingen stoppes etter bnske ved. anvendelse av en flaskehals på oversiden av barreformen. Oversiden av barreformen er således i dette tilfelle tildekket, borsett fra en åpning med redusert tverrsnitt.

Den konvensjonelle fremgangsmåte ved anvendelse av en flaskehals-form består i at barreformen fylles opp til flaskehalsen med smeltet stål, idet smeltens innhold av deoksyderingsmiddel avpasses slik at, skjbnt det dannes karbonmonoksyd inne i smeiten, gassavgivelsen fra overflaten av det smeltede stål ved flaskehalsen vil foregå langsommere enn dannelsen av nevnte gass. Volumet av stålsmeiten vil imidlertid oke på grunn av den tilbakeholdte gass, således at smeltens overflate stiger opp i flaskehalsen på toppen av stbpeformen. Et lukkeelement plasseres imidlertid på toppen av flaskehalsen, og når den stigende overflate av stålsmeiten kommer i kontakt med bunnen av lukkeelementet, vil ståloverflaten storkne, således at det dannes en forsegling av fast material ved toppen av flaskehalsen for stopping av gassutviklingen.

Det er imidlertid ikke hensiktsmessig å anvende den ovenfor beskrevne fremgangsmåte når gassavgivende ingredienser tilsettes stålsmeiten. Selv om vedkommende ingredienser tilsettes umiddelbart etter at det smeltede stål helles i barreformen, vil det nemlig fremdeles forlbpe en viss tid mellom tidspunktet for tilsetning av ingrediensene og det tidspunkt når den stigende overflate av stålsmeiten stbrkner mot bunnen av lukkeelementet, og denne tids-forsinkelse kan vanskelig bringes under kontroll. Under hele det nevnte tidsforlbp vil ubnskede gasser unnslippe gjennom barreformens flaskehals fordi lukkeelementet ikke er tilstrekkelig gasstett.

En ytterligere ulempe ved gassavgivende stålsorter som er tilsatt elementer for forbedring av bearbeidbarheten, f.eks. tellur, er at mange deoksyderingsmidler, f.eks. aluminium, silisium eller titan> som hittil er blitt tilsatt for å regulere gassdannelsen i vedkommende gassavgivende barre ved anvendelse av kjent teknikk, danner forbindelser i stålet som bdelegger dets bearbeidbarhet.

En annen teknikk ved anvendelse av flaskehals-form består i at hele barreformen, inkludert en vesentlig del av flaskehalsen, fylles med smeltet gassavgivende stål, hvoretter et lukkeelement plasseres på toppen av flaskehalsen således at lukkeelementets bunn strekker seg ned i stålsmeiten i flaskehalsen. Dette bevirker stbrkning av stålsmelten i flaskehalsen mot kapslingselementet således at barren forsegles og gassavgivelsen stopper.

Erfaringer ved tilsetning av den gassavgivende ingrediens tellur har imidlertid vist at det ikke er hensiktsmessig å anvende den sist beskrevne fremgangsmåte når tellur tilsettes, fordi en tilsetning av dette element på toppen av stålsmelten i støpe-formens flaskehals bevirker utsendelse av farlige, glbdende metalldråper fra toppen av stbpeformen, hvilket vil være farlig for helse og sikkerhet. Denne erfaring viser at det. også kan fryktes at lignende vanskeligheter kan oppstå ved anvendelse av den sist beskrevne metode ved tilsetning av andre gassavgivende ingredienser.

Foreliggende oppfinnelse har derfor som formål å angi en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av en stålgjenstand fra gassavgivende stål som inneholder minst en ingrediens som utvikler ubnskede gassarter, og hvorved de ovenfor angitte ulemper unngås. Foreliggende oppfinnelse gjelder således en fremgangsmåte ved fremstilling av en varmbearbeidet stålgjenstand fra gassavgivende stål, hvor stålet forut for varmebearbeidingen utstbpes i en barreform med flaskehalsutforming, slik at denne i det vesentligste fylles, hvoretter et gassutviklende tilsetningselement tilsettes det ennu gassavgivende stål i barreformen etter at stålet har avgitt gass i bnsket grad, etterfulgt av mekanisk tillukking av formmunningen ved hjelp av et. lukkeelement som anbringes over formmunningen, og oppfinnelsen kjennetegnes ved at den fbrste utstopning av stålet i barreformen gjennomfbres slik at hele formhalsen forblir stort sett tom, idet stålet etter at det er utstbpt tillates å avgi gass uten at ståloverflaten i formen stiger, at ytterligere gassavgivende stål innfores i barreformen ikke senere enn umiddelbart etter tilsetningen av det gassut-

viklende tilsetningselement, slik at det dannes en barrehals i formhalsen med en slik dybde at det bevirkes stbrkning av det smeltede stål ved den ovre ende av barrehalsen ved at lukke-

elementet anbringes over munningen slik at formen forsegles, og at tillukkingen av barreformen gjennomfbres uten tilsiktet forsinkelse etter den ytterligere tilfbrsel av gassavgivende stål.

For vellykket utfbrelse av oppfinnelsens fremgangsmåte er det

viktig, som antydet ovenfor, at det ikke tilsettes deoksyderingsmidler, f.eks. aluminium, silisium eller titan, til stålsmelten verken i smelteovnen, i tilfbrselskanalene eller i stbpeformen.

Nærvær av deoksyderingsmidler i sådanne mengder som er vanlig

i kommersiell stålproduksjon kan imidlertid tolereres, hvilket vil si at sådanne mengder av deoksyderingsmidler ikke vil for-

hindre en vellykket utfbrelse av oppfinnelsen. En typisk sådan mengde av et deoksyderingsmiddel er 0,005 vekt% silisium.

Det er ytterligere av viktighet at deoksyderingsmidler som virker bdeleggende på stålets bearbeidbarhet unngås utover nevnte mengder i de tilfeller når de gassavgivende tilsetningselementer er beregnet på å forbedre bearbeidbarheten.

I henhold til en ,utfbreisesform av oppfinnelsens fremgangsmåte

innfores vedkommende gassutviklende tilsetningselement i barre-

formen samtidig med tilfbrselen av den ytterligere mengde smeltet, gassavgivende stål.

En foretrukket utfbrelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under henvisning til de vedfbyde j

tegninger, der:

Fig. 1 viser et vertikalt snitt gjennom en barreform med flaskehalsutforming, som egner seg for utfbrelse av oppfinnelsens fremgangsmåte, idet lukkeelementet er fjernet; og Fig. 2 viser samme vertikale snitt som angitt i fig. 1, men med, lukkeelementet anbragt på plass.

På tegningene er en barreform generelt angitt ved 10, idet den omfatter sidevegger 11, en toppflate 12 og en innvendig flaskehals 13.

Smeltet gassavgivende stål innfores i formen 10 hvoretter gassavgivningen tillates å foregå i bnsket grad. Den gassavgivende stålsmelte kan ha folgende typiske sammensetning, angitt i vekt%:

Stbpeformen 10 fylles med smeltet gassavgivende stål for dannelse av en smeltet stålbarre opp til det nivå som angis ved den strek-prikkede linje 15. Mellom 95 og 100% av støpeformens volum, unntatt flaskehalsen 13, fylles under det forste fyllings-trinn. Halsen 13 holdes imidlertid med hensikt fri for stålsmelte.

Fordi smeltet gassavgivende stål i det vesentlige er fritt for deoksyderingsmidler, hvilket vil si at det ikke inneholder mer enn de ovenfor angitte mengder, vil karbon reagere med oksygen i den gassavgivende stålsmelte for dannelse av karbonmonoksyd» Denne gass avgis fra smeltens overflate 15 og fores ut av stbpeformen gjennom halsen 13. På grunn av fravær av deoksyderingsmidler i storre mengder enn de nevnte, vil stålet fortsette å avgi gass, idet karbonmonoksyd avgis fra smeltens overflate i samme takt som det dannes innvendig i formen. Det vil derfor ikke bli noen vesentlig okning av volumet av stålsmelten 14, og overflaten av det smeltede stål vil ikke heve seg vesentlig over nivået 15 og trenge inn i stopeformens hals. Mens det utvikles

karbonmonoksyd, vil det dannes et storknet lag 16 langs stopeformens sidekanter 11. Denne skorpekant 16 er fri fra karbon og inneholder relativt rent jern.

Etter at stålet har avgitt gass i onsket grad, men mens gassavgivningen fremdeles pågår, tilsettes det gassavgivende tilsetningselement (f.eks» tellur) til det smeltede stål gjennom halsen 13 på stopeformen. Fordi overflaten 15 av stålsmelten ligger under den nedre énde av flaskehalsen 13, vil tilsatsen av tellur bare bevirke en relativt liten spruting av giddende metalldråper gjennom flaskehalsens åpning, sammenlignet med den spruting som ville opptre hvis halsen 13 i det vesentlige var full av smeltet stål ved tilsetningen av tellur. Det antas at en lignende sammen-lignbar virkning vil oppnås når vedkommende gassavgivende ingrediens ikke er tellur.

Det tilsatte element blandes med det smeltede stål 14 ved hjelp

av konveksjonsstrommer innvendig i barren, samt ved den turbulens som fremkommer ved dannelse av karbonmonoksyd innvendig i stålsmelten 14, som fremdeles avgir gass. Umiddelbart etter tilsetning av vedkommende element, helles en ytterligere mengde gassavgivende stål ned i flaskehalsen på stopeformen 10, slik at smeltens overflate stiger til nivået 17. Umiddelbart etter det annnet fyllings-trinn, tilkapsles barren mekanisk ved at det plasseres et lukkeelement 20 på toppen av barreformen 10 således at bunnen 21 av kapslingselementet kommer i kontakt med det smeltede stål i flaskehalsen for storkning av barrens overflate, slik som angitt ved 22 i fig. 2, hvorved gassavgivelsen stopper. Denne storkning av barrens overflate i flaskehalsen forsegler barren således at ingen ytterligere gass kan unnslippe fra barren.

På grunn av at det annet fyllingstrinn og tilkapslingen utfores umiddelbart etter hverandre uten forsinkelse etter at det gassavgivende element er tilsatt, minimaliseres gassutslippet fra barren. Etter tilkapslingen forsetter dannelsen av karbonmonoksyd inne smeiten 14, inntil gassens partialtrykk har bket til mottrykket fra den mekaniske tilkapsling og det stbrknede stål-

lag 22 under kapslen. Blandingsprosessen forsetter således, skjont gassutslippet har opphort.

Ingen deoksyderingsmidler (f.eks. aluminium, silisium eller titan) tilsettes det smeltede stål eller stopeformen, således at det sikres kontinuerlig utslipp av karbonmonoksyd i samme takt som denne gass dannes. Dette forhindrer ikke bare hevning av stål-smeltens overflate opp i stopeformens flaskehals, men også ned-setning av stålets bearbeidbarhet, idet deoksyderingsmidlene kan danne forbindelser i stålet som nedsetter dets bearbeidbarhet (f.eks. aluminater, silikater eller titanater).

Ved en annen utfbrelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, kan det tilsatte element (f.eks. tellur) og det ytterligere tilsatte, gassavgivende stål for fylling av flaskehalsen 13 til nivået 17, tilsettes samtidig etter at stålsmelten har avgitt gass i bnsket grad. Ved denne utfbrelse er fremgangsmåtens ytterligere trinn i det vesentlige de samme som ved den tidligere beskrevne utfbrelse.

Etter at barren har stbrknet, kan den varmvalses til stenger,

staver e.l., og fordi stålsmelten har fått avgi gass vil de fremstilte produkter ha en overflate som er fri for karbon.

Fordi vedkommende gassavgivende elementer tilsettes etter at

stålet har fått avgi gass, således at et lag av stbrknet stål har fått tid til å dannes ved stopeformens sidevegger, vil barren og de fremstilte staver og stenger ha en overflate som også er fri for de tilsatte elementer, mens stålproduktene innvendig inneholder vedkommende elementer. Hvis således de tilsatte elementer f.eks. utgjbres av tellur og/eller selen, vil overflaten av de fremstilte stenger være fri for disse elementer, mens det innvendige av stengene vil inneholde tellur og/eller selen; Vedkommende produkt vil være lett bearbeidbart på grunn av tellur- og/eller selen-inn-

holdet og utelatelsen av deoksyderings-ingredienser som er skadelig for bearbeidbarheten„ Siden stålproduktenes overflate videre er fri for karbon, vil de være.lett ekstruderbare.

Også når de tilsatte elementer er tellur og/eller selen for forbed-

ring av bearbeidbarheten, vil fraværet av disse elementer i over-

flatelaget redusere sansynligheten for overflatesprekker eller rifter i ståloverflaten under varmbearbeidning, f.eks. varmvalsing av barrene til stenger.

Når de gassavgivende elementer omfatter bismut og tellur, kan disse

elementer tilsettes samlet som vi smut-tellurid.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan ikke anvendes ved

tilsetning av enhver type av gassavgivende elementer. Et material som ikke kan tilsettes i henhold til oppfinnelsen er bly, som vanskelig kan tilsettes etter fylling av stopeformen , på grunn av de lag-utskillelser som oppstår ved bly-tilsetning. Tilsetning av vedkommende gassavgivende element samtidig med ifylling av den ytterligere stålmengde minsker det uunngåelige tidsforlop mellom element-tilsetningen og den mekaniske tilkapsling av barren,

samtidig som den samtidige tilsetning av elementet og den ytterligere stålmengde kan lette blandingen av vedkommende element med stålsmelten i barreformen.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av en varmbearbeidet stål-

gjenstand fra gassavgivende stål, hvor stålet forut for varm- bearbeidingen utstopes i en barreform med flaskehalsutforming, slik at denne i det vesentligste fylles, hvoretter et gassufcviklende tilsetningselement tilsettes det ennu gassavgivende stål i barre- formen etter at stålet har avgitt gass i bnsket grad, etterfulgt av mekanisk tillukking av formmunningen ved hjelp av et lukke- element som anbringes over formmunningen,karakterisert ved at den fbrste utstbpning av stålet i harreformen gjennomfbres slik at hele formhalsen forblir stort sett tom, idet stålet etter at det er utstbpt tillates å avgi gass uten at ståloverflaten i formen stiger, at ytterligere gassavgivende stål innfores i barreformen ikke senere enn umiddelbart etter tilsetningen av det gassutviklende tilsetningselement, slik at det dannes en barrehals i formhalsen med en slik dybde at det bevirkes storkning av det smeltede stål ved den ovre ende av barrehalsen ved at lukkeelementet anbringes over munningen slik at fornen forsegles, og at tillukkingen av barreformen gjennomfbres uten tilsiktet forsinkelse etter den ytterligere tilfbrsel av gassavgivende stål.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakteri ssr t ved at det gassutviklende tilsetningselement innfores i barreformen samtidig med tilforselen av den ytterligere mengde av smeltet, gassavgivende stål.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at 95- 100% av barreformens volum, bortsett fra flaskehalsen, fylles under det fbrste fyllings-trinn.