DE1238221B

DE1238221B - Stickstoffhaltige Vorlegierungen fuer Stahl

Info

Publication number: DE1238221B
Application number: DES95088A
Authority: DE
Inventors: Francois Danis; Raymond Cloppet; Jean Montanteme
Original assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Current assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Priority date: 1964-01-22
Filing date: 1965-01-21
Publication date: 1967-04-06
Also published as: GB1036502A; ES308236A1; NL6500494A; FR1391109A; US3356493A; BE658099A

Description

DEUTSCHES WTWWt PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 40 b -31/00

Nummer: 1 238 221

Aktenzeichen: S 95088 VI a/40 b

1 238 221 Anmeldetag: 21.Januar 1965

Auslegetag: 6. April 1967

Die Erfindung betrifft Legierungen, die dazu dienen, genau dosierte, gleichmäßige Stickstoffmengen in das Stahlbad einzuführen. Es ist bekannt, daß während der Gewinnung von Flußstahl und Flußeisen das Metall sich mit Sauerstoff im umgekehrten Verhältnis zum Kohlenstoffgehalt belädt und daß die gleichzeitige Anwesenheit von Sauerstoff und Kohlenstoff zur Bildung von Kohlenoxyd führt, das abgeschieden wird.

Es ist ferner bekannt, daß die Gasentwicklung gemildert oder sogar unterdrückt werden kann, wenn man den Sauerstoff durch ein kräftigeres Reduktionsmittel als Kohlenstoff, wie Silicium oder Aluminium, bindet. Es ist somit möglich, die Gasentwicklung so weit zu kontrollieren, bis man halbberuhigte oder beruhigte Stähle erhält.

Diese Erscheinung tritt ohne Rücksicht auf die Arbeitsweise auf und ist auch bei den neueren Verhüttungsverfahren mit reinem Sauerstoff vorhanden. Während jedoch bei den älteren Verhüttungsverfahren die erhaltenen Stähle sich stark mit Stickstoff beladen, dessen Uberschuß zuweilen störend ist, haben die nach dem mit reinem Sauerstoff arbeitenden Verfahren erhaltenen Stähle im allgemeinen einen niedrigen Stickstoffgehalt von weniger als 0,005 %, nämlich unter 0,002 °/₀. Dies ist jedoch nicht immer ein Vorteil. Beispielsweise ist es bei gewissen Flußeisensorten, die zur Herstellung von Weißblech dienen, das eine gewisse Steifigkeit haben muß, zweckmäßig, wenn der Stickstoffgehalt über 0,010% liegt.

Es ist bekannt, diesen Stickstoff durch verschiedene nitrierte Produkte einzuführen. Beispielsweise wurde die Verwendung von Calciumcyanamid vorgeschlagen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß es sich in der Hitze in Gegenwart von Eisen, von Alkalicarbonaten und Wasserstoff (die häufig in der Schlacke vorhanden sind) teilweise in Cyanwasserstoffsäure und Cyanid umwandelt, wobei sich große Gefahren für das Personal ergeben. Ferner ist bei Calciumcyanamid die Stickstoffaufnahme verhältnismäßig gering, nämlich 10 bis 40%, und vor allem von einem Guß zum anderen sehr unregelmäßig.

Um diese Nachteile zu vermeiden und die Gefahren des Calciumcyanamids auszuschalten, ist es ferner bekannt, nitrierte Ferrolegierungen, insbesondere nitriertes Ferromangan, zu verwenden. Diese Legierungen werden stets mit ausgezeichneten Stickstoffaufnahmen bei der Gewinnung von nichtrostenden Stählen oder stickstoffhaltigen Spezialstählen verwendet.

Zwar sind die StickstofFauf nahmen, die bei Flußstahl ■ und Flußeisen erzielt werden, bei Verwendung von nitrierten Ferrolegierungen gleichmäßiger als bei anderen bereits vorgeschlagenen stickstoffhaltigen Stickstoffhaltige Vorlegierungen für Stahl

Anmelder:

Societe d^ectro-Chirnie, d'Electro-Metallurgie et des Acieries Electriques d'Ugine, Paris

Vertreter:

Dr. H. G. Eggert, Patentanwalt,
Köln-Lindenthal, Peter-Kintgen-Str. 2

Als Erfinder benannt:
Francois Danis, Annecy;
Raymond Cloppet,

Jean Montanteme, Le Giffre, Haute Savoie
(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 22. Januar 1964 (961173)

Produkten, jedoch ist ihr Wert nicht immer hoch, vor allem bei unberuhigten Stählen. Diese Erscheinung wurde unter anderem dadurch erklärt, daß der im Stahl gelöste SauerstofTeine Adsorptionsschicht bildet, die die Auflösung des Stickstoffs im Eisen behindert.

Man könnte annehmen, daß man diese nachteilige Wirkung der Gasschicht durch Einführung des Stickstoffs in Form einer Kombination mit einem starken Reduktionsmittel, wie Aluminium, mildern kann. Die Erfahrung hat gelehrt, daß Aluminiumnitrid nicht zufriedenstellend ist: Auf Grund seines geringen Gewichts schwimmt es an der Oberfläche des Metalls. Es] wird durch die Stahlschmelze nicht benetzt und bleibt mehr oder weniger von Schlacke umhüllt. Hieraus ergeben sich äußerst geringe und sehr unregelmäßige Stickstoffaufnahmen.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß bei Kombination von Aluminium mit Mangan in einer Legierung eine sehr gute Nitrierung dieser Legierung ohne Rücksicht auf ihren Kohlenstoffgehalt möglich ist und daß die Geschwindigkeit der Auflösung dieser nitrierten Legierungen in der Stahlschmelze sehr hoch ist und eine sehr gleichmäßige

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Claims

Stickstoffzugabe mit sehr hohen Aufnahmemengen ermöglicht. Die Erfindung betrifft somit

1. komplexe Legierungen, die gleichzeitig Mangan, Aluminium und Stickstoff enthalten, und

2. ihre Verwendung für die Nitrierung von Stahl im geschmolzenen und beruhigten, halbberuhigten oder unberuhigten Zustand ohne Rücksicht auf die Arbeitsweise und selbst für die Nitrierung von geschmolzenen Stählen beim Schweißen oder bei der Aluminothermie.

Die erfindungsgemäßen Legierungen sind komplexe Legierungen, die folgende Bestandteile enthalten:

Mn 40 bis 99%

Al 0,5 bis 10%

N₂ 0,5 bis 10%

C Obis 8%

Fe etwaiger Rest

Sie können außerdem andere Bestandteile oder Verunreinigungen enthalten, die gewöhnlich in technischen Manganlegierungen vorhanden sind. Diese Legierungen sind verhältnismäßig dicht. Sie werden durch die ^a5 Stahlschmelze bei den normalen Gewinnungsmethoden benetzt und sind darin leicht löslich. Ihr Schmelzpunkt liegt deutlich unter dem Schmelzpunkt des Stahls. Die Anwesenheit des Aluminiums erleichtert außerdem die Auflösung des Stickstoffs im Stahl und verringert die Stickstoffverluste während dieser Auflösung.

Die erfindungsgemäßen Legierungen können nach den klassischen Verfahren hergestellt werden. Sie werden in homogener Form als Stücke oder zerkleinert oder gesintert entweder in den Ofen vor dem Abstich oder in die Abstichrinne, in den Gießtrichter oder in die Pfanne vor oder während des Gusses gegeben.

Die im Stahl bzw. Eisen wiedergefundene Stickstoffmenge bei Einführung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Legierungen ist sehr hoch und bei ähnlichen Arbeitsbedingungen bemerkenswert gleichmäßig. Von den erfindungsgemäßen Legierungen sind solche der folgenden Zusammensetzung besonders vorteilhaft:

Mn 70 bis 90°/o

Al 2 bis 4%

N₂ 4 bis 6%

C Obis3°/o

Si 0 bis 2%

Fe Rest

15

45

50

Beispiel 1

Eine Legierung der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:

Mn 85,14%

Al 3,63%

N₂ 5,70%

C 0,61%

Si 0,93%

Fe Rest

Mit dieser Legierung wurde ein unberuhigter Stahl nitriert, der die folgenden Bestandteile enthalten sollte:

C 0,08 bis 0,10%

Mn 0,40 bis 0,50%

N₂ 0,010 bis 0,012%

Zu diesem Zweck wurden in die Stahlschmelze 1,7 kg der vorstehend genannten nitrierten Legierung pro Tonne flüssigen Stahls gegeben, und zwar in gesinterter und zerkleinerter Form in Metalldosen, die so bemessen waren, daß sie 500 g Stickstoff enthielten. Gleichzeitig wurden die normalen ergänzenden Zusätze an Ferromangan zugegeben.

Der Ausgangsstahl enthielt

C 0,009%

Mn 0,17%

N₂ 0,0028%

Die Endanalyse ergab folgende Werte:

C 0,095%

Mn 0,45%

N₂ 0,0107%

Dies entspricht einer Stickstoffaufnahme von 81 %.

B e i s ρ i e 1 2

Ein beruhigter Stahl wurde nitriert, wobei ein Stahl mit folgenden Anteilen gewünscht wurde:

C 0,10 bis 0,13%

Mn 1,40 bis 1,60%

Si 0,30 bis 0,50%

Al 0,030 bis 0,040%

N₂ 0,020 bis 0,025%

Hierzu wurden dem zu nitrierenden Stahl 4 kg der obengenannten nitrierten Legierung in der gleichen Form wie in Beispiel 1 gleichzeitig mit den ergänzenden Zusätzen an reduziertem Ferromangan, Silicium und Aluminium zugegeben.

Die Ausgangsschmelze des Stahls enthielt:

C 0,10%

Mn 0,19%

Si 0,07%

Al 0%

N₂ 0,002%

Die Endanalyse ergab folgende Werte:

C 0,13%

Mn 1,54%

Si 0,40 %

Al 0,035%

N₂ 0,022%

Dies entspricht einer Stickstoffaufnahme von 89 %.

Patentansprüche:

1. Stickstoffhaltige Vorlegierungen für Stahl, bestehend aus

40 bis 99 % Mangan, 0,5 bis 10 % Aluminium, 0,5 bis 10% Stickstoff,

Obis 8% Kohlenstoff, etwaiger Rest Eisen.

65

2. Vorlegierungen nach Anspruch 1, bestehend aus

70 bis 90% Mangan,

2 bis 4% Aluminium, _r.

4 bis 6% Stickstoff,
0 bis 3% Kohlenstoff, 0 bis 2% Silicium,
Rest Eisen.

3. Vorlegierungen nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie die üblichen

Verunreinigungen technischer Manganlegierungen enthalten.

4. Verwendung von Vorlegierungen nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur Einführung von Stickstoff in beruhigte, halbberuhigte oder unberuhigte Stahlschmelzen und in geschmolzene Stähle beim Schweißen und bei der Alurninothermie.