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DE2429489A1 - Verfahren zur herstellung kohlenstoffarmer staehle - Google Patents

Verfahren zur herstellung kohlenstoffarmer staehle

Info

Publication number
DE2429489A1
DE2429489A1 DE19742429489 DE2429489A DE2429489A1 DE 2429489 A1 DE2429489 A1 DE 2429489A1 DE 19742429489 DE19742429489 DE 19742429489 DE 2429489 A DE2429489 A DE 2429489A DE 2429489 A1 DE2429489 A1 DE 2429489A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steel
hydrogen
low carbon
steels
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19742429489
Other languages
English (en)
Inventor
Aldo Prof Ramacciotti
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centro Sperimentale Metallurgico SpA
Original Assignee
Centro Sperimentale Metallurgico SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centro Sperimentale Metallurgico SpA filed Critical Centro Sperimentale Metallurgico SpA
Publication of DE2429489A1 publication Critical patent/DE2429489A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/068Decarburising

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

TPATENTANWAI-Ϊ TELEFON 30 65 11 (+3 00 70 8T)
2A29489
ριργ.. IKO. Dietrich I. Etfiin · 8 μΟνοπεεγ -IQ · birnaper str. β
Gase: 0.15
GMiDRO SPERIMEFTALE MEiDALLURGIGO S.p.A. Rom, Italien
Verfahren zur Herstellung kohlenstoffarmer Stähle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kohlenstoffarmer otähle und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Stahls mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 100 ppm, der insbesondere frei von nicht-metallischen Einschlüssen ist.
!Fortschritte in der Technologie bedingen Stähle mit immer weiter verbesserten Eigenschaften, von denen einige einen niedrigen Kohlenstoffgehalt erfordern. Diese Eigenschaften sind beispielsweise notwendig für Elektrοstähle, für gewisse Klassen von rostfreien Stählen, für liefziehstähle, für im Hochtemperaturbetrieb einzusetzende Stähle etc.
Es gibt hierfür eine ganze Reihe von Verfahren, um Kohlenstoffgehalte unter einer gewissen Grenze zu erhalten. Abgesehen von den traditionellen Verfahren, bei denen ein verstärktes Sauerstoffblasen über einen längeren Zeitraum oder die Verwendung eines metallischen Einsatzes erforderlich\st^ der sorgfältig ausgewählt
wurde, um zu einem niedrigen Kohlenstoffgehalt zu führen, basieren die bekannten Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffarmen Stahls praktisch alle auf der Anwendung von Vakuum. Diese Verfahren nutzen die Tatsache aus, daß die Decarburierungs-
reaktion G + 0 * CO unter Volumenzunahme statt-
7 gas
findet; so diktieren die physiko-chemisehe Gesetze, daß eine Druckverminderung das Gleichgewicht gegen die Bildung von Kohlenmonoxid, d. h., gegen eine Decarburierung des Sauerstoffs und seine Entfernung aus dem Bad, verschiebt. In den unteren schichten des Bades jedoch erzeugt als Ergenis des erheblichen durch die darüber befindliche E'lüssigmetallsäule ausgeübten Druckes die Druckverminderung aufgrund Anlegens des Vakuums nicht den gewünschten Decarburierungs- oder Entkohlungsgrad. Aus diesem Grunde muß die Wirkung des Vakuums entweder physikalisch durch Mischen des Bades oder chemisch durch Einführen zusätzlicher bauerstoffmengen unterstützt werden.
Auf alle Fälle erfordert das Anlegen von Vakuum erhebliche Kapitalinvestitionen und läßt im allgemeinen nicht die Behandlung großer Mengen an flüssigem Metall zu. Das physikalische Mischen des Bades, das in einem Induktionsfeld erhalten wird, erfordert weitere Investitionen und beschleunigt die Behandlung nicht stark. Das Einführen von Sauerstoff sorgt, wenn ein wirklich niedriger Kohlenstoffgehalt erwünscht ist, für eine merklich Oxydation des Bades der mittels Desoxydantien auf der Basis von Si oder Al entgegengewirkt werden kann; abgesehen von deren Kosten verunreinigen sie jedoch das Bad mit unerwünschten und schädlichen nicht-metallischen Ein-
- 3 -409883/0970
Schlüssen wie AIoO5und S
Kürzlich wurde eine vollständige Übersicht über die Verfahren-"'"der" Vakuumbehandlung und damit der De carburierung in Stahl und Eisen 92 (1972) No. 15 vom 20.7.1972 auf den Seiten 716 - 724 veröffentlicht.
Andere Verfahren zur Herstellung von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt existieren, beispielsweise das irischen mittels Plasma oder mittels !Elektronenstrahl; es handelt sich bei diesen jedoch um extrem komplizierte und teure Verfahren, die in jedem Falle nur im Labor oder für die Verwendung relativ kleiner Mengen hochwertiger Stähle, für die die Kostennicht von irgendeiner Wichtigkeit sind, Anwendung finden.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme sollen nun kohlenstoff arme Stähle, insbesondere Stähle hergestellt werden, die weniger als 100 ppm Kohlenstoff enthalten, und zwar auf einfachem Wege, bei dem die Verwendung teurer Vakuumaggregate vermieden wird.
Während eines Studiums d?r Möglichkeit der Desoxydation eines Bades schmelzflüssigen Stahls in Luft mittels Wasserstoff zeigt es sich, daß ein Blasen trockenen Wasserstoffs tatsächlich zu einer Desoxydation führte, daß aber auch in absolut unerwarteter und überraschender Weise für eine Decarburierung gesorgt wurde; die Kinetik der letztgenannten'Reaktion war sehr schnell, so daß ein Kohlenstoffgehalt von weniger als 100 ppm bei ziemlich begrenztem Wasserstoffverbrauch erreicht wurde.
Gewisse Hypothesen wurden im Hinblick auf diese über-
AO9 883/0 97 0 - 4 -
raschende Tatsache unter Beobachtung der bekannten Yerfahren der Decarburierung von Elektroblechen während des Anlassens nach dem Kaltwalzen aufgestellt, Elektrostahlbleche werden nämlich nach dem Niederwalzen auf die gewünschte Dicke mittels Kaltwalzens auf etwa 6000C in einer Atmosphäre entweder trocknen oder feuchten Wasserstoffs zur Decarburierung angelassen.
Mit diesem Verfahren werden Kohlenstoffniveaus von 20 - 30 ppm erreicht. Wenn der Wasserstoff trocken ist, reagiert er hier mit dem Kohlenstoff zur Bildung von Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich Methan, während dann, wenn er feucht ist, das Wasser den Kohlenstoff oxydiert, wobei hauptsächliche Punktion des Wasserstoffs darin besteht, das Wasser in der Dampfphase zu transportieren.
Erfindungsgemäß wird trockener Wasserstoff für Zeiträume bis zu 60 Minuten und in Mengen bis zu 20 Nnr pro Tonne Stahl verwendet, so daß nach dem oben genannten Mechanismus Methan sich bilden sollte. Im vorliegenden Fall sind die thermodynamisehen Bedingungen jedoch nicht günstig für die Bildung von Kohlenwasserstoffen und außerdem zeigte die chromatographische Analyse der am Mund des Reaktionsgefäßes aufgefangenen Rauchgase keine Spur von Kohlenwasserstoffen, sondern nur Wasserstoff, Stickstoff, Wasser, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd.
Der Decarburierungsmechansimus muß somit ein anderer sein, völlig unterschiedlich sein und mit dem oben genannten in keiner Zuordnung stehen. Die bisher ge-
- 5 409883/0970
machten Hypothesen haben sich jedoch als unzufriedenstellend herausgestellt.
Ebenfalls überraschend wurde gefunden, daß das Blasen von Wasserstoff in das Bad nicht nur zu einer erheblichen Verminderung des Kohlenstoffgehaltes sondern auch zur Herstellung eines Stahls führte, der insbesondere frei von nicht-metallischen Einschlüssen war. Dieses weitere Merkmal nach der Erfindung wird durch die folgende Tafel 1 unterstrichen. In ihr sind die Ergebnisse gewisser Versuche eingetragen, bei denen das Metallbad in zwei gleiche Teile unterteilt wurde: der eine wurde nach der Erfindung mit trockenem Wasserstoff behandelt, der andere mit den üblichen Desoxydantien und dann einem Argonblasen ausgesetzt «
Die Ausgangszusammensetzung des Bades nach Gewichtsteilen war die folgende: G 0,037 ^, O2 0,064 #, Si 0,02 0M Mn 0,5 % S 0,02 $>\ P 0,01 fi und dem Äest Eisen und kleinere Verunreinigungen.
TAFEL 1
Endcharakteristiken Behandlung mit Desoxydantien u.
H2 Waschen mit Ar
gon
0,009 0,030
#o2 0,04 0,01
Index für Einschlüsse
bezogen auf den Inhalt
des mit H2 behandelten
Bades, gleich 100 gesetzt
100 216
40 9883/ 0970
mm ^j »·
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne sie zu begrenzen.
Beispiel 1
Ein Stahl, der nach der Behandlung mit oauerstoff im Ofen die folgende Gewichtszusammensetzung hatte:
G 0,032 i»\ O2 0,068 #, Si 0,014 %, Mn 0,44 #, S 0,015 #, P 0,009 #, temperatur 16800C
wurde 3 Minuten und 40 Sekunden lang mit Wasserstoff
■z
in einer Menge, gleich 1,6 Nm pro Tonne Stahl "behandelt.
Nach der Behandlung ergab sich folgende Analyse des Stahls:
G 0,009 #, O2 430 ppm, H£ 10 cc/100 g Stahl, Si 0,011 #,
Mn 0,20 #, S 0,012 56, P 0,009 #. Die Temperatur nach der
Behandlung lag bei 163O0G.
Nach dem Waschen mit Argon fiel der H2-Gehalt bis auf
4 Kubikzentimeter pro 100 g Stahl, während die Temperatur
auf 15950G fiel.
Beispeil 2
Ein btahl mit der Zusammensetzung:
C 0,040 Si, O2 0,04 i»y Si 0,020 §έ, Mn 0,50 #, S 0,018 #, P 0,010 %, Temperatur 167O°C,
wurde 5 Minuten lang mit Wasserstoff mit einer Menge, die 2,5 Nnr/t Stahl äquivalent war, behandelt.
409883/097 0
Mach der Behandlung mittels Wasserstoff, Vaschens mittels Argon und der Zugabe der erforderlichen Elemente, hatte der Stahl die folgende Analyse:
G 0,009 #, -O2 400 ppm, H2 3cc/100 g Stahl^ Mn 0,28 Si 0,01$>, S 0,014 >, P 0,010 #, Cr-ijfe, Gu 0,15 Mo 1 %. Die Badtemperatur lag bei 16000O.
Beispiel 5
Ein Stahl der Zusammensetzung:
G 0,025 &, O2 750 ppm, Si 0,01 $, Mn 0,2 #, S 0,01 %,
p 0,Oi $>
Temperatur 167O°C,
wurde 5 Minuten lang mit Wasserstoff in einer Menge, die 3 Nnr/t ütahl äquivalent war, behandelt.
Nach der Behandlung mittels Wasserstoff und dem Waschen mit Ar sowie der Zugabe der erforderlichen Elemente hatte der Stahl die folgende Zusammensetzung:
0 0,007 1°y O2 500 ppm, H2 2 cc/100 g ^tahl, Mn 0,09 #, P 0,008 $>, S 0,009 #, Si 0,006 $>, M 16,3 #, Co 6,3 ^, Mo 5,6 96, Al 0,09 #, iDi 0,3 9^. · Die Badtemperatur lag bei 15800C.
*bzw. 0,8
Patentanspruch - 8 -
409883/0970

Claims (1)

Case: G 15 PAiDEN !ANSPRUCH
1. Verfahren zum Herstellen kohlenstoffarmer und insbesondere von nicht-metallischen Einschlüssen freier Stähle, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlschmelze vor irgendeiner Zugabe an Legierungselementen und vor dem Abstich mittels trocknen Wasserstoffs behandelt wird, indem Wasserstoff in die Schmelze während eines Zeitraums bis zu 60 Minuten und bei einer Wasserstoffmenge bis zu 20 Nm pro Tonne Stahl geperlt wird, wobei sich hieran das Waschen des Bades mittels Argon anschließt.
409883/0970
DE19742429489 1973-06-20 1974-06-20 Verfahren zur herstellung kohlenstoffarmer staehle Pending DE2429489A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT5093073A IT985728B (it) 1973-06-20 1973-06-20 Procedimento per la fabbricazione di acciaio a basso tenore di carbonio

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2429489A1 true DE2429489A1 (de) 1975-01-16

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ID=11274107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19742429489 Pending DE2429489A1 (de) 1973-06-20 1974-06-20 Verfahren zur herstellung kohlenstoffarmer staehle

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JP (1) JPS5033108A (de)
BE (1) BE816474A (de)
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FR (1) FR2234369A1 (de)
IT (1) IT985728B (de)
NL (1) NL7408090A (de)

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Also Published As

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FR2234369A1 (en) 1975-01-17
JPS5033108A (de) 1975-03-31
NL7408090A (de) 1974-12-24
IT985728B (it) 1974-12-20
FR2234369B3 (de) 1977-04-15
BE816474A (fr) 1974-10-16

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