NO161508B - Fremgangsmaate og apparat ved fremstilling av renset tungtsmeltelig metall fra et klorid av dette. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av stål.

Foreliggende oppfinnelse angår oppvarming av stålstykker for varmbearbeidingen, hvor stålet inneholder tellur og/eller selen i en mengde som er tilstrekkelig til å forbedre bearbeidbarhetsegenskapene for stålet.

For dette formål inneholder stålet minst 0,02 vektprosent tellur og/ eller selen, og et totalinnhold av tellur og/eller selen innenfor området 0,02 til 0,50 vektprosent, foretrukket innenfor området 0,02

til 0,07 vektprosent.

I det tilfelle hvor stålstykket eksempelvis foreligger i ingot-form

og er blitt oppvarmet i en varmebrbnn fbr bearbeidingen til en rå-blokk, vil den temperatur til hvilken stålet er oppvarmet vanligvis utgjore 1290 til 1320°C. Når råblokken alternativt forst er blitt varmvalset til en barre er den temperatur til hvilken barren oppvarmes på nytt umiddelbart for dens varmvalsing til stenger noe lavere enn det fornevnte område, nemlig vanligvis innenfor området 1 O^O til 1200°C.

I mange år har det vært praksis å forbedre maskinerbarheten av stål ved å tilsette svovel, vanligvis i området 0,2 til 0,5 vektprosent til stålet, i det fblgende benevnt som svovelholdig stål, og å oppvarme stålet til temperaturer innenfor det angitte temperaturområde for varmbearbeidingen. Dette har, etter de erfaringer som er gjort, ikke resultert i sprekkdannelser i overflaten av stålet, hvis bare manganinnholdet holdes tilstrekkelig hbyt,•og: dat har da i mange år vært vel kjent å oke manganinnholdet i svovelholdig stål for å unngå slik overflatesprekking, som "rbdskjorthet".\

Tilsetningen av tellur og/eller selen til stål for å forbedre dets maskinerbarhet er forst foreslått for forste gang ganske nylig, og den foreliggende oppfinnelse representerer eri videreutvikling av denne teknikk.

Da tellur, og selen begge horer til den samme gruppe som svovel i det periodiske system, og i mange henseendeligner svovel, har det hittil syntes selvfølgelig å oppvarme, for varmbearbeidingen, som f.eks. varmvalsing av ingots, råblokker eller barrer av tellur og/eller selenholdige stål på nbyaktig samme måte som ved-svovelholdig stål.

Det er videre ved tellur og/eller selenholdige stål overraskende funnet at det ved å anvende oppvarmingsteknikk som vanlig anvendt ved oppvarming av svovelholdig stål, så vil den sprekkdannelse som vanlig kjennes på overflaten av stålstykket ha tendens.til å opptre under varmbearbeidingen, og nærværet av disse små sprekker eller merker på overflaten gjor det resulterende valsede stålprodukt kommersielt u-selgelig. Dette er spesielt tilfelle hvis råblokken eller barren har den vanlige firkantede eller rektangulære tverrsnittsform i motsetning til et rundt tverrsnitt, og at overflatemerkingen spesielt . har tendens til å opptre ved hjbrnene av råblokken eller barren, hvor '"påkjenningene ikke er jevnt fordelt.

Det har vist seg at den ovennevnte vanskelighet ved oppvarming for varmbearbeidingen av stålstykker som inneholder tellur og/eller selen kan unngås ved spesielt å kontrollere atmosfæren inne i oppvarmings-ovnen.

De forsok som er blitt utfort viser at stål som inneholder tellur og/eller selen er spesielt utsatt for overflatesprekking ved opp-varmings- eller gjenoppvarmings-temperaturer som angitt i det foregående, i det tilfelle at mengden av vanndamp som forefinnes i ovnsatmosfæren overstiger en kritisk maksimalverdi.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det frembragt en fremgangsmåte for fremstilling av varmbearbeidet stål med maskinerbarhetsfor-bedrende tilsetninger i form av tellur og/eller sellen i en total mengde innenfor området 0,02 til 0,50 vektprosent, hvor en uferdig form av stålet, særlig råblokker eller råjernsbarrer med et totalt innhold av tellur og/eller sellen i området 0,02 til 0,07 vektprosent, oppvarmes i en ovn for varmbearbeidingen, hvor det særegne består i . at det totale vanndampinnhold i ovnsatmosfæren begrenses til hbyst 18 volumprosent.

Det er antatt at begrensningen av det totale vanndampinnhold i ovns-atmosf æren til den maksimale verdi på 18 volumprosent under oppvarmingen, på grunn av at vanndampen ved oppvarming dekompeneres til hydrogen og oksygen slik at ovnsatmosfærens oksyderende virkning okes, vil bevirke en effektiv styring av ovnsatmosfærens oksyderende virkning innenfor tillatelige grenser for disse spesielle stål med tellur- og/eller selen-innhold innenfor det angitte område.

Med hensyn til styringen av vanndampinnholdet, vil det vanndampinnhold som skriver seg fra forbrenning av hvilket som helst typisk ovnsbrenn-stoff ikke sannsynlig i praksis overstige 15 volumprosent av atmosfæren i ovnen. Dette vanndampinnhold på opp til 15 vollumprosent som skriver seg fra forbrenningen av brennstoffet, kan tolereres ved ovns-temperaturen og vil ikke gi et vanndampinnhold utover den ovennevnte kritiske verdi, under den forutsetning at spesielle forholdsregler tas for nbyaktig å styre og begrense innholdet av vanndamp som kommer inn i. det indre av ovnen fra andre kilder, slik at denne ekstra volumprosent ikke overstiger 3#.

Om bnskes kan spesielle forholdsregler tas for å fullstendig eliminere innfbringen av vanndamp til det indre av ovnen utover den mengde som skriver seg fra forbrenningsproduktene.

Det har videre vist seg fordelaktig i slike tilfelle hvor det er bnskelig å benytte, som oppvarraingsovner forut for varmebehandlingen, ovner med vanlig oppbygning og innrettet for naturgass-, olje, masovngass-e.l. fyring, å unngå tilfbrsel av forbrenningsunderstbttende luft eller oksygen i en mengde ut over den som kreves for å oppnå fullstendig forbrenning av brennstoffet, sammen med den foran nevnte nbyaktige styring av den maksimale mengde vanndamp som oppstår ved forbrenningen av brennstoffet.

Ovner av vanlig konstruksjon utnytter brennstoffer som omfatter karbonmonoksyd og/eller karbondioksyd og/eller hydrokarboner, f.eks. mas-ovngasser som hovedsakelig omfatter karbonmonoksyd og/eller karbondioksyd, eller koksovngasser som omfatter karbonmonoksyd, karbondioksyd og en liten mengde hydrogen, eller naturgass eller olje som hovedsakelig består av hydrokarboner. I sin alminnelighet vil forbrenningen av disse brennstoffer frembringe en svakt oksyderende ovnsatmosfære som består av en blanding av karbonmonoksyd og karbondioksyd. Selv om karbondioksyd har markerte oksyderende egenskaper ved oppvarmings-eller gjenoppvarmingstemperaturer innenfor det foran nevnte område ville det derfor vært grunnlag for å anta at en nbyaktig styring av forbrenningen i ovnen måtte foretas for å eliminere karbondioksyd fra ovnsatmosfæren. Det har imidlertid vist seg at dette ikke er nbdvendig i de spesielle tilfelle hvor stål inneholder tellur og/eller selen i de ovenfor nevnte mengder, under forutsetning at det tas forholdsregler for å styre den maksimale vanndampmengde i ovnens indre slik det skal beskrives nedenfor.

Forskjellige ovnstyper kan benyttes for å bringe fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen til virkelighet. Spesielt skal det bemerkes at det er mulig å benytte vanlige ovner, f.eks. regenerative ovner, for oppvarming av ingots forut for deres valsing til blokker, eller kontinuerlig varmende ovner hvor råblokkene oppvarmes ved forbrenning av brennstoff som tilfores brennere anbragt over fremfbringsbanen for råblokkene gjennom ovnen, hvor blokkene fores gjennom ovnen i en retning motsatt strbmningsretningen for forbrenningsgassene. I slike ovner kan brennerene være anordnet på en slik måte at direkte anslag av brennerflammene mot overflatene av råblokkene unngås, slik det er beskrevet i norsk patentskrift nr. 107.350. I intermittent drevne ovner vil det ofte forekomme at kondensasjonsvann dannes i ovnen i lbpet av den avkjblende periode mellom de enkelte oppvarmings-perioder, og for å holde Vanndampinnholdet under den angitte maksimalverdi er det foreslått å eliminere slikt vann fra ovnen. I regenerative ovner kan vann kondensere eller trenge inn i de kanaler e.l. som benyttes for for-varraing av forbrenningsluften og det foreslås for slike ovner å eliminere alt slikt vann i disse kanaler. På tilsvarende måte bor vann som samler seg i brennstoffledningen til ovnen også periodevis dreneres bort.

Noen ovner for gjenoppvarming av barrer omfatter innvendig med vann-kjblte foringer og i-denne type ovner må det sbrges for å hindre slike lekkasjer som kan utgjore en betydelig kilde for vanndamp i ovnsatmosfæren.

En.annen forholdsregel er å benytte barrer eller råblokker som er

torre på det tidspunkt de anbringes i gjenoppvarmingsovnen. Barrer og råblokker lagres ofte utendbrs hvor de utsettes for regn eller sne,

og overf latenav stålet er fuktig på det tidspunkt at gjenoppvarmingsovnen er ferdig til å'motta stålet. For å forhindre innforingen av vanndamp i ovnen gjennom dette medium, bor overflaten av barrene eller råblokkene være torre og dette kan skje ved å lagre barrene eller råblokkene innendbrs, eller ved å underkaste barrene eller råblokkene en tdtfreoperasjon for de settes inn i gjenoppvarmingsovnene.

Når det som brennstoff benyttes fuktig masovngass bor denne i det minste delvis tbrres eller avfuktes for den anvendes som brennstoff i oppvarming sbrbnner eller gjenoppvarmingsovner. Dette kan utfores f.eks.

ved å avkjble gassen for delvis å kondensere vanndampen i gassen.

'i

Ved således å ta de ovenfor angitte spesielle forholdsregler, er dét ingen vanskelighet i å opprettholde volumprosentinnholdet i det indre av ovnen av den vanndamp som skriver seg fra forbrenningen av brennstoffet, så lavt som opp til bare 3 volumprosent, selv om det er bnskelig at dette vanndampinnhold ikke er storre enn 2 volumprosent,

og mest fordelaktig bor det ekstra vanninnhold reduseres til godt

under 1 volumprosent, d.v.s. til helt uvesentlige mengder, slik at den vanndamp, som skriver seg fra det indre av ovnen nærmest utelukkende skriver seg fra forbrenningen av brennstoffet.

Fremgangsmåten kan også utoves i spesielle ovner som ikke fordrer tilfbrsel av luft eller oksygen for forbrenning av et brennstoff. Eksempelvis kan ovnen oppvarmes ved strålevarme-elementer, eller ovnsat-Tiosfæren kan inneholde - i tillegg til den styrte mengde vanndamp - en gass som er i det vesentligste endotermisk, f.eks. karbonmonoksyd eller hydrogen, eller en blanding av slike endotermiske gasser. Alternativt kan ovnsatmosfæren også inneholde en inert gass, f.eks. nitrogen eller argon.

Oppfinnelsen kan anvendes ved stål inneholdende tellur og/eller selen, innenfor området 0,02 - 0,50$.

Det er funnet en meget markert forbedring 1 maskinerbarheten, sammen-lignet med et ellers identisk stål som mangler både tellur og selen, når tellur/selen-innholdet ikke overstiger 0,07 vektprosent.

Stålet kan også inneholde bly for ytterligere å forbedre dets maskinerbarhet, idet blyinnholdet ligger innenfor området 0,03 - 0,50 vektprosent, og fortrinnsvis innenfor det mer begrensede område av 0,15 til 0,35 vektprosent.

Stålet kan være et vanlig karbonstål med et karboninnhold.innenfor området 0,08 til 1,0 vektprosent med et manganinnhold innenfor området 0,25 til 1,65 vektprosent avhengig av karboninnholdet, med fosfor og svovelinnholdet i det tilfelle hvor svovel ikke spesielt tilsettes til stålet for<c>å oppnå forbedret maskinerbarhet ikke overskridende 0,0^-

og 0,05 vektprosent, idet resten bortsett fra bly, tellur og/eller selen som angitt ovenfor består av jern og de vanlige forurensninger som oftest forefinnes i vanlig karbonstål, inklusive silisium, i en mengde som onskelig ikke overstiger 0,10 vektprosent, slik at det i tilfellet av silisium, som på en ubnsket måte reduserer forbedringene 1 maskinerbarheten som oppnås ved tilstedeværelsen av tellur og/eller selen, idet silisiuminnholdet hbyst bor utgjore 0,30 vektprosent.

Alternativt kan fosfor- og svovel-innholdene bkes utover de angitte maksimale verdier, og i det tilfelle kan et typisk vanlig karbonstål for anvendelse ved utbvelse av oppfinnelsen ha fblgende analyse: Oppfinnelsen er også anvendelig ved varmebehandling av lavlegerte stål inneholdende tellur og/eller selen innenfor de angitte områder, inklusive de foretrukne områder som angitt i det foregående, sammen med det bnskede blyinnhold innenfor dette område, inklusive det foretrukne område som angitt i det foregående, idet stålet har et karboninnhold innenfor området 0,06 til 1,10 vektprosent, et manganinnhold innenfor området 0,^0 til 1,00 vektprosent, silisium innenfor området.0,20 til 2,20 vektprosent, og svovel og fosfor i mengder som angitt i det foregående, idet stålet også inneholder en eller flere av de fblgende legeringselementer innenfor de angitte områdert

Ved fullstendig å eliminere alle oksyderende gasser i det indre av oynen eller ved å nedsette mengden av oksygen'! ovnsgassene til et minimum, ved styring av ekstra vanndamp, vil den nevnte overflatesprekking eller merking på overflaten.av tellur, og/eller selen-holdige stålgjenstander bli eliminert eller redusert i så sterk grad at den blir uten betydning.

Foreliggende, oppfinnelse er således spesielt viktig ved at den tillater at tellur og/eller selen-holdige stålgjenstander kan oppvarmes for varmbearbeidingen under anvendelse av konvensjonelle ovner som fyres med vanlige brennstoffer, i motsetning til ovner som er spesielt kon-struert for å frembringe en fullstendig inert og ikke oksyderende atmosfære.

Claims (5)

1.. Fremgangsmåte for fremstilling av varmbearbeidet stål med maskiner-barhetsforbedrende tilsetninger i form av tellur og/eller selen i en total mengde innenfor området 0,02 til 0,50 vektprosent, hvor en uferdig form av stålet, særlig råblokker eller råjernsbarrer med et totalt innhold av tellur og/eller selen i området 0,02 til 0,07 vektprosent, oppvarmes i en ovn for varmbearbeidingen, karakterisert ved at det totale vanndampinnhold i ovnsatmosfæren begrenses til hbyst 18 volumprosent.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det fremmede vanndampinnhold i ovnsatmosfæren nedsettes til under 3 volumprosent, fortrinnsvis til under 2 volumprosent.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, hvor ovnen oppvarmes ved forbrenning av et brennstoff inneholdende karbonmonoksyd og/ eller karbondioksyd og/eller hydrokarboner, karakterisert ved at det ikke tilfores forbrenningsunderholdende luft eller oksygen i overskudd utover det som trenges for å oppnå fullstendig forbrenning; av brennstoffet. h.

Fremgangsmåte som angitt i krav 35karakterisert ved at det i ovnsatmosfæren opprettholdes et vanndampinnhold som det umiddelbare forbrenningsprodukt, på hbyst 15 volumprosent.

5. Fremgangsmåte som er angitt i krav 1 og 3, karakterisert ved at fremmed vanndamp utelukkes fullstendig fra det indre av ovnen.