SE447580B

SE447580B - Injektionsmetallurgiskt forfarande vid framstellning av aluminiumtetade stal med lag kol- och kiselhalt

Info

Publication number: SE447580B
Application number: SE7903783A
Authority: SE
Inventors: K-E Oberg
Original assignee: Scandinavian Lancers
Priority date: 1979-04-30
Filing date: 1979-04-30
Publication date: 1986-11-24
Also published as: ES8102593A1; IT1209200B; ES490997A0; SE7903783L; JPS5613425A; JPS6146524B2; GB2050431B; GB2050431A; IT8021001A0; AU5682180A; AU530821B2; CA1148361A; US4261735A

Description

~ nu 10 15 20 25 30 35 447 580 Ett särskilt problemområde utgör de lågkol- och lågkisel- ,haltiga, aluminiumtätade stål som i mycket stora kvanti- teter används i form av kallvalsad tunnplåt på grund av dessa ståls utmärkta mekaniska egenskaper för djupdragning.

Ett typiskt användningsområde är djupdragningsplåt för bil- karosser. Stålets karaktär av standardmaterial gör det därför angeläget att kunna tillverkas i stora kvantiteter till låga kostnader. Ett sätt att reducera tillverknings- kostnaden är att utnyttja stränggjutningstekningen. Sträng- gjutning av aluminiumtätade, lågkol- och lågkiselhaltiga stål är emellertid i praktiken svår eller omöjlig att genom- föra på grund av ett flertal samverkande faktorer. Sålunda är flytbarheten låg, samtidigt som stora aggregat av alumi- niumoxider, Al2O3, regelbundet sätter igen stränggjutnings- munstyckena. Därför har man huvudsakligen blivit hänvisad till konventionell götgjutning vid framställning av alumi- niumtätade djupdragningsstål.

Däremot har stränggjutning blivit helt dominerande vid fram- ställning av de flesta andra handelsstål. För att sänka svavelhalten samt kontrollera sammansättningarna utnyttjas härvid i allt större utsträckning injektionsmetallurgisk behandling av stålsmältan i en skänk. Gemensamt för de metoder som härvid brukar användas är att en kalciumförening, t ex kalk, kalciumkarbid och/eller kalciumkisel injiceras i den desoxiderade stålsmältan i kontrollerad mängd medelst en neutral bärargas, eventuellt tillsammans med ett fluss- medel, såsom flusspat, CaF2, exempelvis såsom beskrivs i Stahl u. Eïsen (1974), Nr 11, D 474-485. Avsvavlingsresul- tatet är härvid direkt beroende av totala mängden tillsatt kalcium, som förenar sig med svavel i smältan till kalcium- sulfid, CaS, vilken ansamlas i slaggen på smältans yta, men är väsentligen oberoende av vilken kalciumförening som används. Däremot har det ansetts nödvändigt att den till- satta blandningen innehåller en hög viktsandel kalcium som 10 15 20 25 30 35 447 580 icke är bundet i oxidisk form. Detta kalcium kan, till skillnad från kalcium i form av kalk, frigöras såsom elementärt kalcium och i denna form lösas in i och/eller reagera med inneslutningarna i smältan. Detta skapar förut- sättningar för att man skall uppnå det önskade resultatet med avseende på inneslutningarnas morfologi. Samtidigt för- bättras stålets flytbarhet genom inlösningen av kalcium.

Det är därför ofta brukligt att tillsätta en blandning av kalciumföreningar som upp till hälften, eller mer, består av kiselkalcium eller kalciumkarbid, CaC2, trots att exempel- vis kiselkalcium är omkring 20 ggr dyrare än kalk. Behand- lingen är med andra ord jämförelsevis dyrbar. Vid tillverk- ning av lågkolhaltiga stål bortfaller dock även den teore- tiska möjligheten att i stora kvantiteter tillsätta kalcium- karbid på grund av uppkolningen. Vid speciellt djupdragnings- stål kan man inte heller tillsätta kiselkalcium på detta sätt med hänsyn till att dessa stål tål endast mycket låga kisel- halter. Icke heller blandningar av kalk och ett sådant ämne som kalciumcyanamid, CaCN2, vilken blandning tidigare före- slagits för avsvavling av stål, kan enligt känd teknik användas för behandling av speciellt djupdragningsstål på grund av uppkolningseffekten.

REDOGÖBELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att erbjuda ett injektions- metallurgiskt förfarande för behandling av en stålsmälta, vilket huvudsakligen kan eliminera ovan angivna nackdelar och begränsningar hos injektionsmetallurgin.

Mer bestämt är ett syfte med uppfinningen att minska kost- naderna vid behandling av stålsmältor, samtidigt som man upp- når åtminstone lika bra svavelraffinering och morfologisk transformering av resterande inneslutningar som vid tidigare kända metoder, vilka bygger på behandling med en blandning av kalk (Ca0) och något ämne i vilket kalcium icke är bundet won QUALm: » sfï-'Åïfïﬁíläïwi “i àšgï; , _ . e), »lå 10 15 20 25 30 35 447 580 i oxidisk form, såsom kiselkalcium (CaSi), kalciumkarbid e-(cacz) och kalciumeyanamia (cacnz).

Ett syfte somjäktuellt speciellt vid framställning av djup- dragningsstål, dvs aluminiumtätade stål med låg kol- och kiselhalt, är att åstadkomma en smälta som får egenskaper lämpade för stränggjutning. Detta innebär i första hand att flytbarheten skall förbättras och resterande sulfidiska inneslutningar transformeras till väsentligen sfärisk form.

Dessutom bör företrädesvis normalt förekommande aluminium- oxider, AIZO3, väsentligen transformeras till sfäroidiska komplexa kalciumaluminater, vilka icke har samma tendens att häfta samman till stora aggregat som Al205 har.

Enligt uppfinningen injiceras kalk, CaO, i en första fas efter desoxidation av stålsmältan i form av ett pulver, eventuellt tillsammans med flusspat, CaF2, medelst en neutral bärargas under smältans yta i så stor mängd att den under denna fas tillsatta kalciummängden är tillräcklig för att avlägsna huvuddelen av svavelhalten i smältan. I en andra fas injiceras därefter kalcium som icke är bundet i oxidisk form, vilket tillåter nämda kalcium att i väsent- lig grad frigöras i form av elementärt kalcium och i denna form lösas in i och/eller reagera med kvarvarande inneslut- ningar så att dessa i väsentlig grad transformeras till harmlösa inneslutningar samtidigt som stålets flytbarhet förbättras. Normalt är den första injektionsfasen helt av- slutad innan den andra fasen inleds, men det är även möjligt att låta injektionsfaserna delvis överlappa varandra, så att under ett mellanskede en blandning av de respektive kalcium- förande ämnena injiceras, vilket kan underlätta det teknolo- giska genomförandet av processen. Det är även möjligt att under hela den andra injektionsfasen låta det injicerade materialet innehålla en viss halt kalk vid sidan av det material som innehåller nämnda icke oxidiskt bundna kalcium. 10 15 20 25 30 55 447 580 Som bärargas används en neutral bas, såsom argon eller kväve.

Lämpligen utförs injektionen i en basiskt infodrad skänk, och innan injektionen börjar täcks smältans yta lämpligen på känt sätt med en basisk slagg.

Enligt den föredragna utföringsformen av uppfinningen inne- håller den väl desoxiderade smältan min. 0.02 % svavel, vilket under den första injektionsfasen sänks till under 0.01 %, väsentligen genom tillsats av kalk, medan under den andra injektionsfasen mellan 0.05 och 0.5 kg kalcium tillsätts per ton stål huvudsakligen i form av icke oxidiskt bundet kalcium, varvid svavelhalten företrädesvis ytterligare sänks till max. o.oo5 %. samtidigt sker en väsentlig efarei- disering av kvarvarande sulfidiska inneslutningar, medan aluminiumoxider i smältan reduceras av frigjort kalcium till former vilka inte har aluminiumoxidernas tendens att haka i varandra till stora aggregat.

Det icke oxidiskt bundna kalcium som injiceras såsom ett pulver under den andra injektionsfasen tillföres lämpligen i form av något av de ämnen som tillhör gruppen bestående av kiselkeleium (casi), keleiumkarbia (ceca) een keleiumeyen- amid (CaCN2). Kiselkalcium, som lämpligen är av normal handelskxalitet, väljs härvid företrädesvis vid framställ- ning av stàl innehållande min. 0.1 % Si och max. 0.1 % G.

Kalciumkarbid är det material av de tre nämnda ämnena som i normalfallet används under den andra injektionsfasen, vilket även kan uttryckas så att kalciumkarbid är att före- dra som huvudsaklig kalciumbärare under den andra injek- tionsfasen vid framställning av stål innehållande mer än 0.1 % c.

Vid framställning av djupdragningsstål innehållande max. o.1 % c een max. o.oe % si (företrädesvis max. 0.05 % si) tillsätts kalcium under den andra injektionsfasen huvud- Poor ouemfrgx; 447 580 sakligen i form av kalciumkarbid och/eller Ealciumcyanamid _företrädesvis i form av kalciumcyanamid som även kan ge en viss kornförfiningseffekt genom sitt kväveinnehåll.

I bifogàde figur illustreras det uppfinningsenliga injek- tionsförloppet i ett schematiskt diagram.

Claims

10 15 20 25 BO 7 447 san PATENTKRAV

1. Injektionsmetallurgiskt förfarande vid framställning av aluminium- tätade stål med låg kol- och kiselhalt för att åstadkomma en smälta som får egenskaper lämpade för stränggjutning, k ä n n e t e c k - n a t av att i en första injektionsfas efter desoxidation av stål- smältan, och sedan man täckt smältans yta med en basisk slagg, in- jicerar Ca väsentligen i form av kalk, CaO, eventuellt tillsammans med flusspat, CaF2, medelst en neutral bärargas under smältans yta i så stor mängd att den under denna fas tillsatta Ca-mängden är' tillräcklig för att avlägsna huvuddelen av svavelhalten i smältan och att därefter i en andra injektionsfas injiceras Ca som väsent- ligen icke är bundet i oxidisk form, vilket tillåter nämnda Ca att i väsentlig grad frigöras såsom elementärt Ca och i denna form lösas in i och/eller reagera med kvarvarande inneslutningar så att dessa i väsentlig grad transformeras till harmlösa inneslutningar samtidigt som stålets flytbarhet förbättras.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den första injektionsfasen är helt avslutad innan den andra fasen inleds.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den andra injektionsfasen delvis överlappar den första fasen, så att under ett mellanskede en blandning av respek- tive kalciumförande ämnen injiceras.

4. Förfarande enligt något av kraven 1 och 2, k ä n n e - t e c k n a t av att den väl desoxiderade smältan inne- håller min. 0.02 % svavel, vilket under den förste injek- tionsfasen sänks till under 0.01 % väsentligen genom till- sats av kalk, och att under den andra injektionsfasen tillsätts mellan 0.05 och 0.5 kg kalcium per ton stål huvudsakligen i form av icke oxidiskt bundet kalcium. Pool QUAI-lffï; CO 447 580 10 15 20 25

5. Eörfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att under den andra injektionsfasen svavelhalten ytterligare sänks till mer. o.oo5 %.,

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k - n a t av att kalcium under den andra injektionsfasen huvud- sakligen tillföras smältan i form av något av ämnena till- hörande gruppen kiselkalcium, kalciumkarbid och kalcium» cyanamid.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att kiselkalcium injiceras under den andra injektionsfasen företrädesvis via framställning ev stål innehållande min. 0.1 % si och max. 0.1 % C.

8. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att kalcium under den andra injektionsfasen huvudsakligen till- sätts i form av kalciumkarbid vid framställning av stål innehållande mer än 0.1 % c.

9. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att kalcium under den andra injektionsfasen huvudsakligen till- sätts i form av kalciumcyanamid vid framställning av stål innehållande max. 0.1 % C och max. 0.08 % Si, företrädesvis mer 0.05 % si. ~