DE1458869C - Verfahren zur Beschleunigung des Graphitisierungsvorganges in Hochofenroheisenschmelzen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung des Graphitisierungsvorganges in Hochofenroheisenschmelzen mit Hilfe von Aluminium zum Gießen von Blockformen und Stahlwerkausrüstung.

Bekannt sind Verfahren zur Herstellung von Gußmaterial zum Gießen von Blockformen und Stahlwcrkausrüstung, also zur Herstellung von Hämatitguß, wobei dem kalten Einsatz (Guß-Roheisen) gegebenenfalls FeMn, FeSi zulegiert werden. Diese Legieriingszusätze werden in besonderen Flammen- oder Elektroofen umgcschmolzen.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Roheisen mit besonderer Eignung zum Gießen von Blockformen, bei dem der Hochofenprozeß auf Holzkohle ausgeführt wird. Das mittels dieses Verfahrens erzeugte Material eignet sich zum Gießen von Stahlwerkatisrüstungen und weist Eigenschaften auf, die denen von Hämatitroheisen überlegen sind, das in Siemens-Martin-Öfen auf Hochofenkoks hergestellt wurde. Die für die Durchführung dieser Verfahren erforderlichen Brennstoffe, wie z. B. Gas, oder die hierfür erforderliche elektrische Energie verteuern jedoch die Produktionskosten für die Herstellung von Stahlwerkausrüstungen erheblich.

In der Technik wurde deshalb bereits seit längerer Zeit nach einem Verfahren gesucht, mit dessen Hilfe ein Material zum Gießen von Stahlwerkausrüstungen aus Hochofeneisen ohne wiederholtes Umschmelzen erhalten werden kann. Beispielsweise wurde dem flüssigen Hochofeneisen flüssiger Si-Stahl, C-Stahl mit Zusätzen von Silicospiegel, Silicospiegel in festem Zustand und auch andere Zusätze wie Al, AlMg und Ti zulegiert, um den Kohlenstoffgehalt zu verringern und den Siliciumgehalt zu erhöhen. Durch diese Zusätze werden die Festigkeitseigenschaften des Materials verbessert, wobei die Zugabe von Aluminium bekanntlich den Graphitisierungsvorgang, d. h. das Ausscheiden von freiem Graphit, beschleunigt. Das auf diese Weise aus Hochofeneisen erzeugte Material gewährleistet nicht die erforderliche Festigkeit und Lebensdauer der daraus hergestellten Stahlwerkausrüstungen. Die Ursache hierfür ist darin zu sehen, daß sich aus dem flüssigen Metall während des Erstarrungsvorgangs in der Gießform Kohlenstoff in Form von freiem Graphit ausscheidet. Diese sogenannten Graphiteinschliisse in Roheisengüssen haben ihre Ursache in der geringen Beständigkeit des Zementits und in der durch die sinkende Gießtemperatur bedingten Verringerung der Löslichkeit des Kohlenstoffs im Eisen. Für die Herstellung von Gießmaterial für Blockformen kommt den Graphiteinschlüssen eine besondere Bedeutung deshalb zu, da ihre Anhäufung in den Blockformen zu deren vorzeitiger Abnutzung führt und hierdurch alle durch die Vermeidung eines wiederholten Umschmelzvorganges des kalten Einsatzes erreichten wirtschaftlichen Vorteile verlorengehen. Da beim Gießen von Gußblöcken die Graphiteinschliisse ausbrennen, werden die hierdurch entstehenden freien Räume von gegossenem Stahl ausgefüllt. Dies hat ein Festhaften der Gußblöcke in der Gußform zur Folge. Weiterhin werden durch Graphitcinschliissc Risse in den Blockformen verursacht.

Es ist in diesem Zusammenhang aus E.Piwowarsky, Gußeisen, 1951, S. 782-783, bekannt, daß ein Aluminiumgchalt von bis zu 4% bei der eutektischen Temperatur zwischen 1100 und 1300⁰C den Kohlenstoff aus der Gußeisenschmelze verdrängt. Durch einen Aluminiumzusatz zu Roh- oder Gußeisen wird die Graphitisierung begünstigt (S. 783 bis 785, a.a.O.). Weiterhin ist bekannt, daß Aluminiumgehalte bis etwa 1% die Haltbarkeit von Gußeisen, das mit flüssigen Metallen in Berührung kommt, wie dies bei Stahlwerkskokillen der Fall ist, verbessert (vgl. S. 786, a.a.O.). Zur Steigerung der Haltbarkeit von Stahlwerkskokillen wurde daher ein Aluminium-

U) gehalt von 0,1 bis 0,97% vorgeschlagen (vgl. S. 1011 bis 1020; S. 1016, Abb. 1039 und 1040; S. 1017, Zahlentafel 239; S. 1019-1020, a.a.O.).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Beschleunigung des Graphitisierungsvorganges in Hochofenroheisenschmelzen mit Hilfe von Aluminiumzusätzen zum Gießen von Blockformen und Stahlwerkausrüstungen zu entwickeln. Das hierdurch erhaltene Material soll beim Betrieb in Stahlwerken Eigenschaften aufweisen, die denen von Materialien, wie sie nach klassischen. Verfahren, beispielsweise in Kupolöfen, hergestellt werden, mindestens gleichkommt.

Überraschend wurde festgestellt, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man dem Roheisen Aluminium zusetzt und das aluminiumhaltige Roheisen 3 bis 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 1250 bis 1280° C hält und anschließend mit Stickstoff oder wasserfreier Luft bei 4 atü Überdruck spült und die behandelte Roheisenschmelze im Temperaturbereich zwischen L190 und 1170⁰C in die Gießform eingießt. Das bereits für das Anreichern von Verunreinigungen gebräuchliche Spülen flüssiger Metalle mit Gasen wirkt hierbei hemmend auf den Graphitisierungsvorgang in flüssigem Hochofeneisen.

Das erfindungsgemäße Spülen von Hochofeneisen mit Stickstoff dient dazu, um ein von Graphitanhäufungen und -flecken freies Material zu erhalten.

Die aus erfindungsgemäß aufbereitetem Roheisen gegossenen Blockformen weisen eine homogene Struktür mit gleichmäßiger Graphitverteilung auf, die eine hohe Festigkeit gewährleistet. Die Herstellungskosten der erfindungsgemäß erhaltenen Blockformen und Stahlwerkausrüstungen sind im Vergleich zu den Herstellungskosten nach konventionellen Verfahren um mindestens 10% niedriger.

Erfindungsgemäß wird auf den Pfannenboden Aluminium in Mengen von 3,5 kg je Tonne Hochofeneisen vor dem Eingießen in Form von Stäben oder Barren dosiert. Um den Graphitisierunpsvorgang vollständig ablaufen zu lassen, wird das Roheisen 3 bis 4 Stunden bei einer Temperatur von 1250 bis 1280⁰C in der Pfanne gehalten. Nach Entfernung der Schlacke und des Graphitschauines von der Spiegcloberfläche wird Stickstoff oder Luft bei etwa 4 atü Überdruck durch das Roheisen durchgeblas'en, wobei das Gas frei von Wassermolekülen sein muß. Das so behandelte Roheisen wird anschließend in Gießformen gefüllt. Hierbei ist eine Roheisentemperatur von 1190 bis 1170° C einzuhalten. Als nachgebrachtes Beispiel wird zu Vergleichszwccken nachstehend die Lebensdauer von Blockformen zum Gießen rechteckiger Blöcke, deren Gewicht 15,41 beträgt, angegeben.

Im klassischen Verfahren (Kupolofen) gegossene Blockform:

65 Füllungen mit Stahl.

Claims (1)

1. 3 4

   Aus Hochofeneisen mit Ferrosiliciumzusatz gegos- Patentanspruch:

   sene Blockform: Verfahren zur Beschleunigung des Graphiti-

   Durchschnittlich 30 Füllungen. sierungsvorganges in Hochofenroheisenschmelzen

   mit Hilfe von Aluminium und zum Gießen von

   Aus Hochofeneisen mit Aluminiumzusatz gegossene ⁵ Blockformen und Stahlwerkausrüstungen da-

   Blockform: durch gekennzeichnet, daß das alumi-

   niumhaltige Roheisen 3 bis 4 Stunden bei einer

   Durchschnittlich 30 Füllungen. Temperatur von 1250 bis 1280° C gehalten, dann

   . _XT , . „ , ..„ mit Stickstoff oder Luft bei 4 atü Überdruck ge-

   Aus Hochofeneisen erfindungsgemaß gegossene _{10 spü]t und die behandeIte} Roheisenschmelze im

   Blockform: Temperaturbereich zwischen 1190 und 1170⁰C

   Durchschnittlich 67 Füllungen mit Stahl. in die Gießform gegossen wird.