CH420237A - Verfahren zur Herstellung von Stahl - Google Patents

Description

      Verfahren        zur        Herstellung    von     Stahl       Die     Erfindung    betrifft ein Verfahren zur Herstel  lung von Stahl in Verbindung mit     .einer    Vakuumbe  handlung und eine Vorrichtung zur Durchführung des  Verfahrens.  



  Durch die bekannten     Verfahren    der Vakuumbe  handlung beim     Schmelzen    und Giessen wird als unmit  telbare Folge     einer    Entgasung ein Stahl gewonnen,  der     eine    erhöhte Reinheit aufweist.  



  Zweck der Erfindung     ist    die Schaffung eines       Herstellungsverfahrens        für    Stahl, bei welchem die       Keimwirksamkeit    und     damit    auch der Stahlcharakter,  vor allem     hinsichtlich        Feinkörnigkeit,    Zähigkeit und  anderer Eigenschaften, weitgehend beeinflusst werden  kann.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren ist dadurch ge  kennzeichnet, dass die Stahlschmelze im     Schmelzofen     und/oder beim Giessen einer entkeimend wirkenden  Vakuumbehandlung unterworfen wird und danach  zur Erhöhung der Keimwirksamkeit der Stahl vom  Giessen bis zum Erstarren und/oder im warmver  formten Zustand bei erhöhter Temperatur einem ho  hen Druck ausgesetzt wird.  



  Beim vorliegenden Verfahren kann also die  Druckbehandlung sowohl im schmelzflüssigen als  auch im bereits festen, jedoch noch     warmverformba-          ren    Zustand erfolgen. Bereits im Zustand der festen  Lösung, das heisst beim Entstehen des     y-Mischkri-          stalles,    kann am entstehenden bzw. am entstandenen  Stahlkörper sowie zu jedem Zeitpunkt des Ablaufes  der Kristallisation des     y-Mischkristalles    die Druck  einwirkung vorgenommen werden und so die entspre  chend feine, für die Güte des Produktes massgebliche  Grösse des     Austenitkornes    erzeugt werden. Die Tem  peratur, bei welcher die Hochdruckbehandlung er  folgt, sollte zweckmässig oberhalb des Ara liegen.  



  Vorzugsweise werden dabei Drücke von minde-         stens   <B>100</B>     kp/cm2    angewendet, z. B. Drücke bis zu  700     kp/cm2    oder auch mehr.  



  Die Vorrichtung zur Durchführung des erfin  dungsgemässen     Verfahrens        ist    dadurch     gekennzeich-          net,    dass sie aus einer     Vakuumkammer    und einer       mittels        eines    Sperrorgans druckmässig mit dieser     ver-          bindbaren    Druckkammer besteht, und dass jede dieser       Kammern    mit einer absperrbaren     Absaugleitung    und  einer absperrbaren     Druckleitung    versehen ist.  



  In der bevorzugten Ausführungsform ist diese  Vorrichtung so ausgebildet, dass die     Vakuumkammer     und die Druckkammer eine geschlossene Baueinheit  bilden, in der die Vakuumkammer oberhalb der  Druckkammer und von dieser durch eine Zwischen  wand getrennt angeordnet ist, die mit einer     abdeck-          baren    Mittelöffnung und einem Schieber versehen ist,  und dass die Vakuumkammer mit einem verschliessba  ren Deckel versehen ist.  



  In einem solchen     Zweikammergefäss    können  die Vakuumbehandlung und die anschliessende Hoch  druck-Wärmebehandlung nach dem Giessen bzw.  beim Erstarren erfolgen. Es kann dabei zunächst in  der oberen Kammer die Vakuumbehandlung des  Stahles vorgenommen werden, worauf dann die obere  und die untere Stahlkammer gleichzeitig unter Druck  gesetzt werden und der flüssige Stahl     in    der unteren  Kammer unter hohem Druck zum Erstarren gebracht  wird. Die Druckeinwirkung kann hierbei bereits beim       Einlaufen    des Giessstrahles des in der oberen Kam  mer z. B. in einer     Abstichpfanne    befindlichen Stahles  in die untere     Stahlkammer    erfolgen.

   Als Druckmittel  kann dabei ein für den flüssigen     Stahl    unschädliches  in Form von Gas und/oder Luft verwendet werden.  



  Die     Hochdruck-Wärmebehandlung    kann auch in  einer einzelnen Stahlkammer im Anschluss an eine  Warmverformung oder an eine nochmalige Erhitzung      des     warmverformten        Stahlkörpers    erfolgen, insbeson  dere in Verbindung     mit    einer geringen Formände  rung, beispielsweise     in    einem dem Stahlkörper ange  passten konischen     Druckgefäss    durch schichtenweises       Anstauchen    des Stahlkörpers bei partiell behinderter  und schrittweise die     natürliche    Schrumpfung ausglei  chender Formänderung.  



  Wenn beim Erstarren     .einer    Schmelze die Druck  anwendung schon mit dem     Eintritt    des Giessstrahles  des vakuumbehandelten, flüssigen Stahles in die  Druckkammer     beginnt,    so steht der z. B. in einer  Kokille entstehende Stahlkörper ebenfalls bereits in       seinem    Giess- bzw.     Gussaufbau    von Anfang an zu  wachstumsschichtig-unter hohem Raumdruck.  



  Das vorliegende Verfahren kann allgemein in  Verbindung mit einer einfachen     Pfannenentgasung     oder mit einer     Giessstrahlentgasung    angewendet wer  den.  



  Im folgenden wird das     Verfahren    der Erfindung  anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert, in  welcher ein als geschlossene Baueinheit ausgebildetes       Zweikammergefäss    zur Durchführung des Verfahrens  dargestellt ist.  



  Das     Zweikammergefäss    kann sowohl für die Va  kuumbehandlung als auch für die Druckbehandlung  verwendet werden; vorteilhaft ist dabei, dass es gege  benenfalls auch     ausschliesslich    für die Druckbehand  lung benutzt werden     kann.        Das        Zweikammergefäss          wird        zweckmässig    als      Vakuum-Druckkammer     be  zeichnet.  



       Gemäss    Abbildung besteht die ortsfeste oder trans  portable     Vakuum-Druckkammer    aus einer     vakuum-          und    druckdichten oberen     Vakuumkammer    a und  unteren     Druckkammer   <I>b.</I> Die Vakuumkammer<I>a</I> ist  durch einen     vakuum-    und druckdichten Deckel c ab  geschlossen. Der Deckel c kann auch die für eine       Giessstrahlentgasung    benötigte, an sich bekannte  übliche     Eintrittsöffnung    d enthalten, die jedoch nach  Beendigung des     Entgasungsvorganges    ebenfalls druck  fest, z.

   B.     durch    eine darüber gesetzte Haube,     ver-          schliessbar    sein muss.  



  Die nötige     vakuum-    und/oder drucksichere Ab  dichtung nach aussen erfolgt durch vorzugsweise mo  torischen, z. B.     hydraulischen,    Anzug der     Verschluss-          elemente,    und zwar hinsichtlich drucksicherer Ab  dichtung der     Vakuum-Druckkammer    vor allem     zwi-          schenstuflich    durch einen nochmaligen Anzug zwi  schen Vakuum- und Druckanwendung.  



  In die     Vakuumkammer    a der     Vakuum-Druck-          kammer        wird    die Pfanne e z. B. zur an sich bekannten  einfachen Pfannen- oder     Giessstrahlentgasung    einge  bracht und mit ihrem zunächst mit Stopfen verschlos  senen Abguss über einer entsprechenden Öffnung f  im Boden der Kammer a abgestellt.  



  Diese     Bodenöffnung    f bzw. die     Abgussöffnung    der  Pfanne e und der Boden der     Vakuumkammer    a selbst  brauchen     nur        dann    auf übliche Weise     vakuumdicht     ausgeführt     sein,    wenn z.

   B. entweder die Kammer a  für sich     allein        (Absaugleitung        hl)    -oder auch die       Vakuumkammer    a und die - Druckkammer b (Ab-         saugleitung        h2)    gemeinsam     als        Zweikammergefäss     für eine Einfach- bzw. Doppelentgasung, und zwar  vorzugsweise für eine solche mit unterschiedlichem  Vakuum, fallweise verwendet werden.  



  Unter der Öffnung f im Boden der eigentlichen       Vakuumkammer    muss jedoch insbesondere bei ver  fahrensgemässer Anwendung vorher ein Gefäss zur  Aufnahme des flüssigen Giessstrahles bzw. Stahles  aus. der Pfanne e, z. B. eine Kokille g, eingesetzt wor  den sein. Der Boden der     Vakuumkammer    a muss  daher vorher ganz oder teilweise entfernt werden  können.  



  Zur Durchführung des Verfahrens wird zunächst  die Kammer a bei aufgesetztem Deckel c mit der ein  gesetzten Pfanne e bis auf den jeweils erforderlichen  Druck evakuiert, und zwar über die für sich absperr  bare     Absaugleitung    h.  



  Nach Beendigung des     Entgasungsvorganges        wird     der Raum der Kammer<I>a</I> und<I>b</I> mit einem für den  flüssigen Stahl unschädlichen Druckmittel in Form  von Gas gefüllt, vorzugsweise mit Stickstoff, und  zwar z. B. mit     vorgewärmtem    Gas, um Temperatur  verluste für den flüssigen Stahl möglichst auszuschal  ten.  



       Hierauf    werden die beiden     Kammern   <I>a</I> und<I>b</I>       (Vakuum-    und Druckkammer) durch     zusätzliches     Gas, das     für    flüssigen Stahl möglichst unschädlich ist,       unter    Druck gesetzt, und zwar über ebenfalls für sich       absperrbare        Druckgaszuleitung    oder     -zuleitungen,    die  dann möglichst getrennt an den Stellen     k1    und     k2     in die Vakuum- bzw.     Druckkammer    münden.

       Auf     den benötigten Druck     wird    dieses Gas z. B. entweder  in vorgeschalteten besonderen Druckkammern durch  explosionsartig verlaufende bekannte chemische oder  physikalische     Vorgänge    oder mit     Hilfe    von Ventilen,  die erst bei einem bestimmten hohen Druck geöffnet  werden oder sich öffnen, oder durch eine Kombina  tion beider Vorgänge gebracht. Der hohe Druck in  beiden Kammern<I>a</I> und<I>b</I>     wird    über den Giessvorgang  hinaus so lange aufrechterhalten, dass der vergossene  Stahl bis zur vollständigen Erstarrung und     Auskristal-          lisation    abgekühlt werden kann.  



  In Verbindung mit der im vorangehenden be  schriebenen Ausführungsform des     Verfahrens    oder  auch getrennt kann in der Vakuumkammer a oder in  einer einfachen     Druckkammer    sowohl eine an sich  bekannte     einfache    Pfannen-     als    auch Giessstrahl  entgasung ausgeführt werden.     In    ersterem Fall müs  sen die in der Regel     miteinander    in Verbindung ste  hende Vakuum- und Druckkammer z.

   B. durch Schie  ber oder entsprechende Organe voneinander vakuum  dicht getrennt werden können.     Hierdurch    und in einer  vom vorstehenden Verfahren getrennten Anwendung  desselben     Gefässes,    und zwar     einschliesslich    der vor  handenen     Druckkammer    b,

   als     Zweikammergefäss    für       eine    zum Beispiel an sich ebenfalls bekannte     Doppel-          bzw.        Zweistufen-Entgasung    mit gleichem oder unter  schiedlichem Vakuum und mit     zweifacher    Giess  strahlentgasung oder     mit    Pfannen- und     Giessstrahlent-          gasung    ist eine vielseitige, über das eigentliche obige      Verfahren hinausgehende und     wirtschaftlich    günstige  Verwendbarkeit der Druck- oder     Vakuum-Druck-          kammer    sichergestellt.  



  Gemäss einer Abwandlung der oben beschriebe  nen Ausführungsform des Verfahrens in einer Va  kuum-Druckkammer kann sich die Evakuierung auch  von vornherein auf die Druckkammer b erstrecken.  Auch dabei kann eine einfache Pfannen- oder Giess  strahlentgasung zur Anwendung kommen.  



  Die Anwendung hohen spezifischen Druckes zur  Erhöhung der Keimwirksamkeit bzw. der Anzahl  wirksam werdender Keime führt daher zu einer  Ergänzung und Erweiterung der bisherigen Anwen  dung der Vakuumbehandlung von Stahl. Es ist     daher     kaum zu übersehen, dass mit diesem neuen Verfahren  ein grosser Fortschritt verbunden ist. An sich geht es  letztlich darum, dass der durch z.

   B. immer aufwendi  gere Schmiedepressen bzw.     -einrichtungen,        Elektro-          denabschmelzverfahren    usw. entstehende Aufwand  der bisherigen Entwicklung beendet und zu ur  sprungsgemässer     Einwirkung    hohen Druckes unmittel  bar bei der     Stahlerstarrung    zurückgeführt     wird.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCHI Verfahren zur Herstellung von Stahl, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlschmelze im Schmelz ofen und/oder beim Giessen einer entkeimend wirken den Vakuumbehandlung unterworfen wird und da nach zur Erhöhung der Keimwirksamkeit der Stahl vom Giessen bis zum Erstarren und/oder im warm verformten Zustand bei erhöhter Temperatur einem hohen Druck ausgesetzt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck 100 kp/cml- bis 700 kp/cm-' beträgt. 2.

   Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckmittel ein Gas verwen det wird. 3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Druckbehandlung des bereits erstarrten bzw. warmverformten Stahls ein mechani scher, eine Formänderung bewirkender Druck ange wendet wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein schlagartig einsetzender Druck angewendet wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Vakuumbehandlung der Raum, in dem die Vakuumbehandlung erfolgt ist, und der Raum, in dem die Druckbehandlung er folgt, mit einem für die Stahlschmelze unschädlichen Gas, vorzugsweise Stickstoff, gefüllt werden.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Vakuumkammer (a) und einer mittels eines Sperrorgans druckmässig mit dieser verbindba- ren Druckkammer (b) besteht, und dass jede dieser Kammern mit einer absperrbaren Absaugleitung (hl, h2) und einer absperrbaren Druckleitung (k1, k2) versehen ist. UNTERANSPRÜCHE 6.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer und die Druckkammer eine geschlossene Baueinheit bilden, in der die Vakuumkammer oberhalb der Druck kammer und von dieser durch eine Zwischenwand getrennt angeordnet ist, die mit einer abdeckbaren Mittelöffnung (f) und einem Schieber versehen ist, und dass die Vakuumkammer mit einem verschliess baren Deckel (c) versehen ist. 7.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines dichten Verschlusses der Vakuumkammer und/oder der Druckkammer motorisch betätigbare Verschlussele- mente vorgesehen sind. B.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie hinsichtlich Bodenöffnung (f) bzw. Abgussöffnung der auf dem Boden der Vakuum kammer (a) abgesetzten Pfanne (e) und des einsetz baren Bodens der Vakuumkammer (a) vakuumdicht ausgeführt ist, so dass sowohl die Vakuumkammer für sich allein als auch die Vakuumkammer und die vorhandene Druckkammer (b) gemeinsam als Zwei kammergefäss die Vornahme von Einfach- und Dop pelentgasung gestatten. 9.

   Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (b) als koni sches Druckgefäss zur unmittelbaren Aufnahme des Stahls in erstarrter Form ausgebildet ist.