DE408668C - Titanstahl - Google Patents

Titanstahl

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DE408668C
DE408668C DEM72572D DEM0072572D DE408668C DE 408668 C DE408668 C DE 408668C DE M72572 D DEM72572 D DE M72572D DE M0072572 D DEM0072572 D DE M0072572D DE 408668 C DE408668 C DE 408668C
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    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium

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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

  • Titanstahl. Gegenstand der Erfindung ist ein härt- und schmiedbarer Titanstahl und das Verfahren zu seiner Herstellung. Man hat zwar schon früher vorgeschlagen, Titan als Legierungsbestandteil in hochwertige Stähle einzuführen, ist jedoch immer wieder davon abgekommen, und neuerdings geht die Ansicht der Fachleute dahin, daß ein Titangehalt im Stahl keinerlei besondere Vorteile -mit sich bringt. Dagegen wird Titan als Desoxydations- und Entgasungsmittel für Eisen- und andere Metallbäder vielfach verwendet, und zu diesem Zweck wird ein Ferrotitan mit hohem Titangehalt, z. B. 3o bis 4o Prozent, hergestellt, das natürlieh weder schmiedbar noch härtbar und nur als Zwischenerzeugnis benutzt werden kann.
  • Der Erfinder hat nun erkannt, daß die bisherigen Bemühungen, das Metall Titan als Legierungsmetall für die Herstellung von Stahl zu verwenden, deshalb praktisch erfolglos geblieben sind, weil man bisher das Titan lediglich . als Zusatz zu Kohlenstoff stählen verwendet hat. Die außerordentlich starke Verwandtschaft zu Kohlenstoff führt dazu, daß das Titan im Kohlenstoff stahl sofort Titancarbid bildet, das der Legierung ihren stahlartigen Charakter nimmt. Es wurde nun durch praktische Versuche gefunden, daß es möglich ist, bei Abwesenheit von Kohlenstoff durch Zusatz von Titan allein zu' einem schmiedbaren Stahl zu gelangen, der eine Elastizität aufweist, die die Kohlenstoffstähle nach der Härtung zwar haben, wobei sie sich aber im labilen Zustande befinden. Weiter haben die Versuche ergeben, daß eine Erhöhung des Titangehaltes über 6 Prozent bereits dazu führt, daß die Eisentitanlegierung nicht mehr die Eigenschaft eines schmiedbaren Stahls hat. Daraus ergeben sich für die Lösung der gestellten Aufgabe zwei Bedingungen, nämlich erstens die Kohlenstofffreiheit und zweitens die Begrenzung des Titangehaltes nach oben. Werden diese beiden Bedingungen eingehalten, so zeigen sich die hervorragend günstigen Einwirkungen des Titans, und es ergeben sich Stähle mit sehr hoch liegender Elastizitätsgrenze und einer auffallend großen Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß bei Reibungswirkungen. Die Eigenschaften dieser Art Titanstähle können noch verbessert bzw. bestimmten Verwendungszwecken angepaßt werden, wenn man ihnen die als stahlveredelnd bekannten Metalle, wie Mangan, Chrom, Nickel, Kobalt, Wolfram, Molybdän, Vanadin usw., einzeln oder zu mehreren gleichzeitig zusetzt.
  • Man kann derartige Legierungen auf ganz verschiedenen Wegen herstellen, beispielsweise indem man Elektrolyteisen oder anderes möglichst kohlenstofffreies Eisen einschmilzt, dem Bade die wünschenswerten Zusätze an vorgenannten Metallen gibt und dann die erforderlichen Mengen von Titan in der Form von kohlefreiem Ferrotitan dem Bade hinzufügt oder aber indem man das Titan etwa in einer aluminothermischen Reaktion innerhalb des Metallbades selbst erzeugt.
  • Dieser Weg der Herstellung von Titanstahl wird naturgemäß ziemlich große Kosten verursachen. In nachstehendem soll noch ein zweiter Weg beschrieben werden, der geeignet erscheint, Titanstahl in großen Mengen und zu einem verhältnismäßig niedrigen Preise herstellen zu können. In einem Martinofen oder Elektrostahlofen wird ein Eisenbad am besten bei basischer Auskleidung und unter Führung einer- basischen Schlacke vollkommen durch Frischarbeit entkohlt.
  • Man benutzt hierfür als Sauerstoffüberträger an das Stahlbad eine Schlackendecke, die aus Kalk, Maganerz und Titaneisenstein gebildet ist.
  • Solange das Bad noch kohlenstoffhaltig ist. werden durch die reduzierende Wirkung des Kohlenstoffs gewisse Mengen von Mangan und Titan in das Bad übergeführt; auch aus der in der Schlackendecke vorhandenen Kieselsäure wird ein gewisser Anteil Silicium zur Reduktion gelangen und in das Bad eintreten. Das Mengenverhältnis zwischen Silicium und Titan im Eisenbade wird naturgemäß bedingt durch das Verhältnis von Kieselsäure und Titansäure in der Schlackendecke, obgleich die Kieselsäure sich in einem nicht unbeträchtlichen Maße widerstandsfähiger gegen die reduzierende Einwirkung des Kohlenstoffs erweist als die Titansäure.
  • Wenn das Bad zu Beginn der Frischoperation ziemlich stark an Mangan angereichert worden ist, erleichtert das Vorhandensein dieses Metalls. die Reduktion der Titansäure.
  • Das Mengenverhältnis zwischen Titaneisenstein und dem Kohlenstoffgehalt des Stahlbades ist möglichst so zu bemessen daß mit dem Verschwinden des- Kohlenstoffs aus dem Metallbade auch die Eisen- und Manganoxyde der Schlacke reduziert sind, so daß die Schlacke überwiegend aus Kalksilikaten und Titanaten besteht.
  • Man fügt in diesem Stadium .des Verfahrens dem Bade eine gewisse Menge Aluminium hinzu; indem man entweder Aluminium als solches unter die Schlackendecke untertaucht oder Ferroaluminium beigibt. Die Verwendung des Ferroaluminiums hat den Vorteil, -daß es infolge seines höheren spezifischen Gewichts von selbst unter die Schlackendecke untertaucht.
  • In der hohen Temperatur des Stahlbades ergibt sich nun eine intensive Reaktion des Aluminiums gegenüber der Schlackendecke, in deren Folge ganz überwiegend Titansäure reduziert. und als metallisches -Titan- in das Eisenbad überführt wird.
  • Der in dieser Form durchgeführte Prozeß liefert einen fast kohlenstofffreien, siliciumarmen, hochwertigen Titanstahl mit den oben geschilderten vorzüglichen Eigenschaften, der infolge der Wirkung des Titans und Aluminiums praktisch gasfrei ist. Sein Gefüge ist deshalb sehr dicht, er neigt aber natürlich stark zur Lunkerbildung, so daß das Vergießen des Stahls unter Anwendung der üblichen Vorsichtsmaßregeln zur Erzielung lunkerfreier Blöcke oder Gußstücke erfolgen muß.
  • Will man einen Stahl herstellen, der vollkommen frei ist von Titancarbiden, so muß eine gewisse Abänderung des beschriebenen Verfahrens eintreten, indem die Frischarbeit unter Anwendung von titanfreien Eisenerzen als Zuschlagsmittel durchgeführt wird. Nach Beendigung der Entkohlung des Bades ist dann die Schlackendecke abzugießen, und es muß eine neue Schlackendecke aus Titaneisenstein und Kalk auf dem Bade erschmolzen werden. Die Eisenoxyde dieser Schlacken sind durch vorsichtige! Beigabe von Petrolkoks oder Calciumcarbid zu reduzieren und dann erst darf die Einführung von Aluminium in das Stahlbad erfolgen; wenn man nicht unzulässig große Verluste durch die Reaktion des Aluminiums mit den Eisenoxyden erleiden will.

Claims (1)

  1. PATRNT.-A-VSPRÜC1IE: i. Kohlenstofffreie Eisentitanlegierung; dadurch gekennzeichnet, daß der Titangehalt die Grenze nicht überschreitet, bei der die Härt- und Schmiedbarkeit des Stahles aufhört. Verfahren zur Herstellung von Titanstahl nach Anspruch i durch Anreicherung eines Eisenbades mit durch Aluminium aus Titanverbindungen reduziertem Titan, dadurch gekennzeichnet, daß kohlenstoffhaltiges Eisen unter einer Schlackendecke von Kalk und Titaneisenstein gefrischt wird und. sodann nach Beendigung der Frischoperation derri Bade soviel Aluminium zugeführt wird, als zur Reduktion der erforderlichen Menge Titan aus der Schlackendecke notwendig erscheint. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein kohlenstoffhaltiges Eisenbad zunächst in bekannter Weise mit gewöhnlichem Eisenerz und Kalk unter einer Schlackendecke gefrischt wird, sodann die Schlacke entfernt und eine neue Schlackendecke aus Kalk und Titaneisenstein hergestellt- wird., in dieser die Eisenoxyde zunächst durch Einwirkung von Kohlenstoff oder Calciumcarbid reduziert und schließlich dem Bade die erforderlichen- Mengen Aluminium zugeführt werden, um aus der nunmehr eisenfreien Schlacke die erforderlichen Mengen Titan frei zu machen und dem Bade zuzuführen.
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