DE1608610C2 - - Google Patents

Description

Die .Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von tellur- und/oder selenhaltigem Automatenstahl, wobei die die Zerspanbarkeit verbessernden Legierungselemente Tellur und/oder Selen unter möglichst hohem Ausbringen und gleichmäßig im Stahl verteilt werden.

In den letzten 25 Jahren ist es üblich, zum Zwecke der Verbesserung der Zerspanbarkeit von Stahl einem Gießstrahl von flüssigem Stahl Blei zuzusetzen, während der Stahl von der Gießpfanne in eine Gießform oder eine Gruppe von Gießformen fließt, um auf diese Weise das Blei im wesentlichen gleichmäßig im Stahl zu verteilen.

Es ist auch seit einiger Zeit bekannt, daß die Zerspanbarkeit von Stahl durch Zugabe der LegierungselementeTellur und/oder Selen verbessert werden kann.

Es könnte deshalb als naheliegend angesehen werden, Tellur und/oder Selen als die Zerspanbarkeit verbessernde Legierungselemente nach dem gleichen Verfahren, wie dies beim Zusatz von Blei üblich ist, im Stahl zu verteilen.

Obwohl es grundsätzlich möglich ist, Tellur und/ oder Selen auf diese Weise zuzusetzen, ergeben sich dennoch verschiedene Nachteile bei diesem Vorgehen, die darauf beruhen, daß die beiden Elemente leicht oxydieren und/oder bei der Schmelztemperatur des Stahls verdampfen, wobei die Oxydation und Verdampfung einen Verlust an den Legierungselementen verursachen. Ein derartiger Verlust tritt insbesondere bei Tellur ein, das bei Schmelztemperatur des Stahls erhebliche Mengen von Dampf entwickelt.

Es kommt hinzu, daß die die Zerspanbarkeit verbessernden Legierungselemente teuer, im Falle von Tellur sogar außergewöhnlich teuer sind im Vergleich zu den sonst üblichen Legierungszusätzen für Stahl und daß sie unter Bedingungen zugegeben werden müssen, bei denen ein möglichst hohes Ausbringen der Elemente erreicht wird. Dabei muß gleichzeitig dafür gesorgt sein, daß die Legierungselemente möglichst gleichmäßig im Stahl verteilt werden und dessen Zerspanbarkeit gleichmäßig verbessern.

Bei der Zugabe von Tellur, und/oder Selen zu Stahl konnte die bisher bei bleihaltigen Stählen bekannte Arbeitsweise einer Zugabe zum Gießstahl daher nicht angewandt werden, weil insbesondere die hierbei auftretenden Verluste untragbar waren.

Auch Versuche, die Legierungselemente Tellur und/oder Selen der Stahlschmelze mit Hilfe einer in die Schmelze abgesenkten, diese Legierungselemente enthaltende Tauchglocke zuzugeben, führten zu keinem praktischen Erfolg. Diese Arbeitsweise ist einmal sehr umständlich und zeitraubend, und es hat sich darüber hinaus herausgestellt, daß die Tauchglocke so stark abschmilzt, daß sie nur einmal verwendbar ist.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die bei der Zugabe von Tellur und/oder Selen zu flüssigem Stahl auftretenden Schwierigkeiten zu beseitigen und eine Zugabe dieser Legierungselemente unter möglichst hohem Ausbringen zu erreichen. Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im wesentlichen dadurch gelöst, daß Tellur und/oder Selen in fester Form in ein noch leeres Gefäß an einer Stelle im Boden eingebracht werden, die von der Auftreffstelle eines Gießstrahls aus flüssigem Stahl möglichst weit entfernt ist. Bei einer derartigen Arbeitsweise werden die die Zerspanbarkeit verbessernden Elemente Tellur und/oder Selen durch den flüssigen Stahl schnell und ohne Beunruhigung bedeckt sowie gegen die Außenatmosphäre geschützt. Als Gefäß, in dem Tellur und/oder Selen mit dem Stahl legiert werden, wird vorzugsweise eine Gießpfanne verwendet, in die der flüssige Stahl in einem Gießstahl eingefüllt wird, nachdem Tellur und/oder Selen am Boden der Pfanne und an einer Stelle eingebracht werden, an der sie nicht von dem Gießstrahl aus flüssigem Stahl getroffen werden und an der auch

ίο die Durchwirbelung des die Gießpfanne nach und nach füllenden Stahls möglichst gering ist. Die zur Erzielung des genannten Zwecks am besten geeignete Stelle liegt in den meisten Fällen am Rande des Pfannenbodens an dem von der Auftreffstelle des aus flüssigem Stahl bestehenden Strahls am weitesten entfernten Punkt. Die günstigte Stelle ist nach Form und Größe der Gießpfanne und gegebenenfalls auch der Ausbildung der Gießlippe zu wählen. Beispielsweise kann die Gießpfanne im Querschnitt mehr einem

ao Rechteck angenähert als rund ausgebildet sein.

Wenn zusätzlich Schwefel durch Einbringen auf den Boden der Pfanne zugesetzt wird, bevor der flüssige Stahl eingefüllt wird, ist es wichtig, daß der Schwefel an der Auftreffstelle des Gießstrahls an-

a5 geordnet wird und so eine möglichst lange Zeit verstreicht, bis der flüssige Stahl nach seiner Reaktion mit dem Schwefel das Tellur und/oder Selen erreicht. Wenn nämlich der Schwefel vom Stahl berührt wird, verbrennt ein erheblicher Teil des Schwefels, wobei große Wärme und eine erhebliche Turbulenz erzeugt wird. Wenn also der Stahl mit Tellur und/oder Selen in Berührung kommen würde, bevor er vollständig mit dem Schwefel reagiert hat, würde eine starke Oxydierung und Verdampfung des Tellurs und/oder Selens erfolgen und somit das Ausbringen des Tellurs und/oder Selens gering sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch wichtig, daß weitere Zusätze außer Schwefel in anderer Form als in ihren besonders vorbereiteten, stark exothermen Formen zugegeben werden, weil sie sonst große Wärme und Durchwirbelung erzeugen würden, die eine geringere Ausbeute des Tellurs und/oder Selens nach sich ziehen. Solche Zusätze außer Schwefel und Tellur und/oder Selen sollten also mit dem Stahl in ähnlicher Weise wie Schwefel reagieren und dementsprechend auch in gleicher Weise wie Schwefel zugesetzt werden.

Das Gefäß, in dem Tellur und/oder Selen zugesetzt werden, kann an Stelle einer Gießpfanne auch jeweils aus dem Bodenteil einer Gruppe von Formen bestehen, in die der flüssige Stahl im steigenden Guß durch einen mittleren, senkrecht stehenden Trichter von der Gießpfanne aus gefüllt wird und wobei das untere Ende des Einfülltrichters mit Kanälen in Verbindung steht, die jeweils zum unteren Ende der zugehörigen Formen führen. Bei dieser Art der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Tellur und/oder Selen an einer Seite des Bodens jeder der Formen gelegt, und zwar an eine Stelle, in der sie möglichst weit von der Auftreffstelle des Gießstrahls durch den mittleren Trichter entfernt sind. Wenn dann der flüssige Stahl die Formen zu füllen beginnt, fließt er so schnell und ruhig über das Tellur und/oder Selen, daß diese Legierungselemente von der Außenluft und unter solchen Bedingungen abgeschirmt werden, bei denen sie einer möglichst geringen Turbulenz während des Einfließens des Stahls ausgesetzt sind.

Tellur und/oder Selen kann dem flüssigen Stahl in verschiedenen festen Formen, z. B. in Kügelchen, Stäbchen, Brocken oder auch als Pulver oder Granulat beigegeben werden.

Wenn das die Zerspanbarkeit verbessernde Element nur aus Tellur besteht, das in der oben beschriebenen Weise in die Gießpfanne vor dem Einfüllen des Stahls eingebracht wird, ergibt sich eine vorteilhafte Legierung durch Zusatz von 0,63 kg Tellur auf 11 Stahl. Wenn das Tellur am Boden der Gießformen angeordnet wird, die zu einer im steigenden Guß zu füllenden Gruppe gehören, ist für den gleichen Tellurgehalt im fertigen Stahl an Stelle von 0,63 kg Tellur je Tonne Stahl nur etwa 0,5 kg erforderlich. Der Zusatz von Tellur zu Stahl in den Formen beim steigenden Guß ist etwas wirtschaftlicher, weil dabei eine geringere Menge zur Erzielung der gleichen Zusammensetzung eingebracht werden muß, als bei Zugabe des Tellurs in die Gießpfanne erforderlich ist.

Zum besseren Verständnis der sich auf den Gegenstand der Ansprüche 1 bis 3 beziehenden Erfindung wird diese an Hand der F i g. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine leere Gießpfanne, in der Tellur und Schwefel bereits eingebracht sind, und

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Gießpfanne nach Fig. 1.

Die leere Gießpfanne ist in der Zeichnung mit 10 bezeichnet. Ein Strahl aus flüssigem Stahl wird durch eine Rinne 13 von einem (nicht gezeigten) Ofen aus in die Pfanne geleitet. Der Strahl aus flüssigem Stahl fällt etwa auf der durch die gestrichelte Linie 14 angedeuteten Bahn von der Rinne 13 in die Pfanne 10. Auf dem Boden der Pfanne 10 liegt in der Nähe des Randes eine bestimmte Menge von Tellur 11; dieses ist an einer Stelle angeordnet, die möglichst weit von der Auftreffstelle des Strahls 14 auf den Pfannenboden entfernt ist und an der dementsprechend eine möglichst geringe Wirbelbildung auftritt. Der flüssige Stahl trifft also auf den Boden oder auf die Seitenwand der Pfanne an einer Stelle auf, die der Stelle gegenüberliegt, an der das Tellur sich befindet. Beim Einfüllen des Stahls in die Pfanne nähert er sich dem Tellur, weist jedoch eine geringe Geschwindigkeit auf, so daß Tellur nicht heftig getroffen, sondern langsam durch den in der Pfanne hochsteigenden flüssigen Stahl umhüllt wird.

Würde das Tellur an einer anderen als der beschriebenen Stelle liegen, beispielsweise neben der Auftreffstelle des Stahlstroms 14, würde das Tellur durch den auftreffenden Gießstrahl erheblich durchwirbelt werden. Hierdurch würde das Tellur an die Oberfläche des flüssigen Stahls in der Pfanne gelangen, mit der Außenluft oder mit der Schlacke auf der Oberfläche des Stahls reagieren und so zum erheblichen Teil für den Legierungszweck verlorengehen.

Wenn Schwefel oder ein nach Art von Schwefel reagierender Zusatz zugegeben werden muß, sollte dies so durchgeführt werden, daß die Zeitspanne, die zwischen dem Augenblick, in dem der flüssige Stahl mit dem Schwefel in Berührung kommt und mit diesem reagiert und der Zeit, in der der flüssige Stahl das Tellur berührt, möglichst groß ist. Aus diesem Grund ist daher die Zugabe 12 von Schwefel an der Stelle angeordnet, an der der Strahl aus flüssigem Stahl auf den Pfannenboden auftrifft, während sich die Zusatzmenge von Tellur an einer zum Schwefel diametral gegenüberliegenden Stelle befindet. Beide Zusatzstoffe liegen am Rand des Pfannenbodens. Würde das Tellur im Verhältnis zum Schwefel 5 oder einem ähnlichen Zusatzelement in einer anderen Lage angeordnet sein, würde durch die bei der Reaktion des Schwefels oder des ihm entsprechenden Zusatzstoffes mit dem Stahl entstehende Wärme eine erhebliche Menge des Tellurs verbrennen oder oxydieren und verdampfen.

Exotherme Ferrolegierungsmittel erzeugen, wenn sie flüssigem Stahl zugesetzt werden, so große Wärme und Wirbelbildung, daß selbst dann, wenn der Abstand zwischen der Berührungsstelle des Stahls mit dem Ferrolegierungsmittel und der Berührungsstelle des Stahls mit dem Tellur möglichst groß ist, noch immer eine Beeinträchtigung der Ausnutzung des Tellurs erfolgen würde. Aus diesem Grund ist es ratsam, keine stark exothermen Ferrolegierungsmittel

ao flüssigem Stahl in der Pfanne zuzugeben, wenn auch Tellur zugesetzt wird.

Wenn Tellur in der Gießpfanne zugesetzt wird, ist das Ausbringen etwas geringer als beim Zusatz in der Gießform. Das Ausbringen beträgt etwa 61 bis 73%. Bei den hohen Kosten des Tellurs ergibt sich durch dieses Ausbringen eine große Ersparnis. Die gleichmäßige Verteilung des Tellurs ist jedoch in den verschiedenen Gußblöcken besser, wenn das Tellur in der Gießpfanne zugesetzt wird. Es kann unter gewissen Verhältnissen wünschenswert sein, einen Teil des Tellurs in der Pfanne und einen anderen Teil in der Gießform zuzugeben, wobei dann die Zugabe zu den Gießformen wiederum nach der weiter oben beschriebenen Art erfolgen kann.

Bei Zugabe von Selen oder von Selen zusammen mit Tellur kann in gleicher Weise vorgegangen werden, wie dies im Zusammenhang mit Tellur allein beschrieben wurde.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von tellur- und/ oder selenhaltigem Automatenstahl, wobei die die Zerspanbarkeit verbessernden Legierungselemente Tellur und/oder Selen unter möglichst hohem Ausbringen legiert und gleichmäßig im Stahl verteilt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Tellur und/oder Selen in fester Form in ein noch leeres Gefäß an einer Stelle im Boden eingebracht werden, die von der Auftreffstelle eines Gießstrahls aus flüssigem Stahl möglichst weit entfernt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gefäß eine Gießpfanne verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stahl zusätzlich zur Tellur- und/oder Selenbeigabe ein Turbulenz erzeugendes Mittel zugesetzt wird, das vor dem Einfüllen des Stahls an der Auftreffstelle des Gießstrahls auf den Boden der Pfanne gelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im steigenden Guß eine Gruppe von Formen gefüllt wird, deren Bodenteile jeweils ein Gefäß nach Anspruch 1 bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zerspanbarkeit verbessernde Legierungselement in jeder Gießform an einer Seite des Bodens angeordnet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen