DE2631368B1

DE2631368B1 - Verfahren zur verbesserung des sulfidischen und oxydischen reinheitsgrades von desoxydierten und/oder mit entschwefelungsmittel behandelten stahlschmelzen

Info

Publication number: DE2631368B1
Application number: DE19762631368
Authority: DE
Inventors: Horst Dr-Ing Abratis; Hans Dr-Ing Kosmider
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1976-07-13
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1977-11-10
Also published as: BE856734A; LU77734A1; NL7704992A; FR2358464A1; AU2657977A; IT1076098B; JPS539216A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Verbesserung des sulfidischen und oxydischen Reinheitsgrades von desoxydierten und/oder mit Entschwefelungsmittel behandelten Stahlschmelzen.

Stahlschmelzen der Gütegruppe Massen- und Qualitätssowie Edelstahl haben je nach Verwendungszweck eine bestimmte vorgeschriebene chemische Zusammensetzung der Eisenbegleitelemente. Die Anforderungen, besonders an die Kaltverarbeitbarkeit (gekennzeichnet durch einen niedrigen S-Gehalt und einen niedrigen Gehalt an oxydischen Verunreinigungen), werden immer höher. Die notwendigen niedrigen S-Gehalte und der verbesserte oxydische Reinheitsgrad sind nach der klassischen Methode im Konverter, SM- oder Elektroofen nicht mehr unter wirtschaftlich und technisch vertretbaren Grenzen zu erreichen. Eine weitere Gütesteigerung ist nur noch mit Hilfe der Pfannenmetallurgie möglich. Die meisten Stahlgüten werden im Ofen oder während des Abstichs in der Stahlpfanne mit Aluminium desoxydiert. Bei dieser Fällungsdesoxydation entstehen Tonerdeteilchen, die wegen ihrer Ausbildungsform und infolge des hohen Schmelzpunktes nur schlecht oder gar nicht in die Pfannenschlacke steigen. Bei Verwendung von Pfannen mit Schamottefutter wird je nach den Gehalten an metallischem Al und Mn und anderen sauerstoffaffinen Begleitern die Kieselsäure aus dem Pfannenfutter reduziert. Dabei wird laufend neue Tonerde im Stahl gebildet und der oxydische Reinheitsgrad verschlechtert.

Auch bei der Desoxydation mit Si und Mn entstehen im flüssigen Stahl der Pfanne Mn-Eisensilikate unterschiedlicher Zusammensetzung. Diese Silikate sind teils flüssig, teils fest und steigen ebenfalls nur sehr langsam in die Pfannenschlacke. Auch bei diesen Schmelzen ist der Reinheitsgrad an Oxyden teilweise unbefriedigend.

Neben der Verunreinigung an oxydischen und silikatischen Einschlüssen kommt es entscheidend auf die Verteilung und die Größe der Einschlüsse an. Für die Beurteilung des oxydischen Reinheitsgrades nach Größe und Menge wird eine vom VDEh herausgegebene Norm benutzt (Mikroskopische Prüfung von Edelstahlen auf nichtmetallische Einschlüsse mit Bildreihen nach Stahleisen Prüfblatt 1570, Aug. 71).

Die Oxyde und Silikate werden je nach ihrer Beschaffenheit beim Warmwalzen zertrümmert und stellen in den meisten Fällen wegen der Inhomogenität des Stahls eine Gefahr dar. Besonders beim Walzen von Feinblech und beim Ziehen von Draht tritt eine Metalltrennung an diesen Stellen und damit ein Reißen auf. Auch der Gehalt an Sulfiden beeinflußt die Stahlgüte, besonders im Hinblick auf die Zähigkeit. Der Schwefel liegt normalerweise als Mangansulfid mit

35, unterschiedlichen Eisengehalten vor. Die Sulfide sind dadurch gekennzeichnet, daß sie sich bei Walztemperatur zu plastisch dünnen Fäden verformen lassen, die bei der Kaltbeanspruchung in Längs- und Quer- und auch in Dickenrichtung eine Kerbwirkung ausüben und für eine geringe Kerbschlagzähigkeit verantwortlich sind.

Es ist bereits bekannt, Stahlfeinungsmittel zu verwenden, die aus 35% bis 60% Portland-Zement, 5% bis 20% Fluorit, 20% bis 40% Schamottepulver, 2% bis 15% Kohlespender und 2% bis 15% kalzinierter Soda bestehen. Die Aufgabe derartiger Feinungsmittel besteht- darin, eine Abdeckschlacke zu bilden, um nichtmetallische Einschlüsse, z. B. Kieselsäure oder Aluminiumoxyd zu absorbieren, wenn die ausgeschiedenen Einschlüsse die Oberfläche der Stahlschmelze erreichen (DT-OS 19 28 844).

Die Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, die feinstverteilten Schwebeteilchen der Desoxydations- und Entschwefelungsprodukte, die sich normalerweise nicht aus der Stahlschmelze entfernen lassen und daher nicht in die Abdeckschlacke gelangen können, aus der Stahlschmelze abzuscheiden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die nach der Desoxydation und/oder Entschwefelung vorhandenen feinen Schwebeteilchen aus der Stahlschmelze durch Einblasen eines Mineralgemisches aus CaO, SiO₂ und AI2O3 in den flüssigen Stahl koaguliert und ausgespült werden. Dem Mineralgemisch kann auch MgO zugesetzt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schmilzt das verwendete Mineralgemisch in einem Temperaturbereich von etwa 1300 bis 1400° C. Das Mineralgemisch sollte möglichst arm an Eisen- und Mn-Oxyden sein.

Die Vorbereitung des Mineralgemisches erfolgt vorteilhafterweise durch Aufschmelzen, wonach nach erfolgtem Erstarren dieses auf eine Korngröße von 0 bis 0,5 mm gemahlen wird.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat ergeben, daß je nach Menge der vorhandenen oxydischen Verunreinigungen zwischen 0,75 und 2,5 kg/t Stahl des Mineralgemisches eingeblasen wird.

Vorzugsweise wird für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Mineralgemisch, to bestehend aus 42% CaO, 35% SiO₂, 11,5% Al₂O₃, Rest MgO und 3% bis 4% sonstige Bestandteile, wie z. B. Alkalien, verwendet.

Mit dem Mineralgemisch kann auch ein Entschwefelungsmittel gleichzeitig eingeblasen werden. Zum Einblasen kann Argon in einer Menge von 5 bis 20 l/kg benutzt werden.

Hüttenschlacken geeigneter Zusammensetzung können für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise verwendet werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können im Gegensatz zu dem beschriebenen bekannten Verfahren noch die feinstverteilten Schwebeteilchen abgeschieden werden. Ein bekanntes Feinungsmittel wäre für eine solche Behandlung ungeeignet, weil darauf geachtet werden muß, daß bei der Lösung der Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung keine Oxydationsmittel, Kohlenstoffbestandteile oder andere Bestandteile verwendet werden, die die Stahlschmelze verändern könnten. Das erfindungsgemäße Mineralgemisch ist neutral und führt zu einer Koagulation der normalerweise nicht abscheidungsfähigen Schwebeteilchen.

Ferner hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die reinigende Wirkung dieses Gemisches auf den oxydischen Reinheitsgrad auch bei Pfannen mit Schamotteauskleidung eintritt. Eine noch größere Überraschung bedeutete es aber, daß dieses Gemisch bei Zusätzen von Kalziumkarbid oder CaSi oder metallischem Mg gleichzeitig eine entschwefelnde Wirkung ausübt, die um so größer ist, je sauerstoffärmer der zu behandelnde Stahl ist (bei basisch zugestellter Pfanne). Natürlich ist der Grad der Entschwefelung von der Menge der zugesetzten Entschwefelungsmittel abhängig. Das erfindungsgemäße Mineralgemisch, gegebenenfalls vermengt mit Entschwefelungsmittel, verbessert den oxydischen und sulfidischen Reinheitsgrad des Stahls. Die Verbesserung tritt auch bei jenen Stahlgüten ein, die vornehmlich mit Si und Mn desoxydiert sind, und bei denen die Eisenmangansilikate die Verunreinigungen darstellen. Der Grad der Entschwefelung ist bei diesen Schmelzen von dem Grad der Desoxydation abhängig. Bei nicht weitgehend desoxydierten Schmelzen kann selbst die Anwesenheit von Kalziumkarbid, CaSi und Mg keine besonders entschwefelnde Wirkung ausüben, es sei denn, daß größere Mengen über einen langen Zeitraum eingeblasen werden.

Das Verfahren ist sehr einfach und überall anwendbar. Der Temperaturverlust ist sehr gering, die Behandlungsdauer vorzugsweise zwischen 4 und 12 min. Mit diesem Verfahren gelingt es, im Rahmen der Pfannenmetallurgie in einer Operation den Schwefel im Stahl abzubauen und gleichzeitig den oxydischen Reinheitsgrad zu verbessern.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung des sulfidischen und oxydischen Reinheitsgrades von desoxydierten und/oder mit Entschwefelungsmittel behandelten Stahlschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Desoxydation und/oder Entschwefelung vorhandenen feinen Schwebeteilchen aus der Stahlschmelze durch Einblasen eines Mineralgemisches aus CaO, SiO₂ und AI2O3 in den flüssigen Stahl koaguliert und ausgespült werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mineralgemisch auch MgO zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Mineralgemisch in einem Temperaturbereich von 1300 und 1400° C schmilzt und außerdem arm an Eisen- und Mn-Oxyden ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralgemisch aufgeschmolzen wird und nach dem Erstarren vorzugsweise auf eine Korngröße von 0 bis 0,5 mm gemahlen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Menge der vorhandenen oxydischen Verunreinigungen zwischen 0,75 und 2,5 kg/t Stahl des Mineralgemisches eingeblasen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mineralgemisch, bestehend aus 42% CaO, 35% SiO₂, 11,5% Al₂O₃, Rest MgO und 3% bis 4% sonstige Bestandteile, verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralgemisch sowie ein Entschwefelungsmittel gleichzeitig eingeblasen werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einblasen Argon in einer Menge von 5 bis 20 l/kg Mineralgemisch benutzt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Mineralgemisch eine Hüttenschlacke geeigneter Zusammensetzung verwendet wird.