NO854490L - Fremstilling av verktoeystaal ved bruk av kjemisk preparert v2o3 som et vanadium additiv. - Google Patents

Description

Forliggende oppfinnelse angår verktøystål og mere spesielt en fremgangsmåte for fremstilling av verktøystål ved bruk av kjemisk preparert og i det vesentlige rent vanadium trioksyd, V2O3, som vanadium additiv. I et mere spesifikt aspekt angår oppfinnelsen fremstilling av verktøystål med et mi dl ere eller høyt karboninnhold, d. v . s . over 0,35 vekt-96 .

Verktøystål fremstilles generelt med høyt karboninnhold, f. eks. så høyt som 5,0 vekt-$ i enkelte tilfeller. De inneholder også legeringselementer slik som vanadium, wolfram, krom, molybden, mangan, aluminium, silisium, kobolt og nikkel. Karakterstisk er vanadiuminnholdet i verktøystål fra ca. 0,4 til 5,0 vekt-£.

I herværende beskrivelse og krav henvises det til uttrykket "kjemisk preparert V2O3". Dette vanadium trioksyd er fremstilt i h.h. t. D.M. Hausen et al . i US-PS 3 41 0 652 av 12.nov. 1968. Som beskrevet i dette patent fremstilles V2O3ved en fremgangsmåte der en charge av ammonium me tavanadat, AMV , termisk dekoponeres i en reaksjonssone ved forhøyede temperaturer av 580 - 950°C i fravær av oksygen. Denne reaksjon gir gassformige biprodukter som tilveiebringer en reduserende atmosfære. V2O3dannes ved å holde chargen i kontakt med denne reduserende atmosfære i et tidsrom tilstrekkelig til å fullføre reduksjonen. Sluttproduktet er i det vesentlige rent V2O3inneholdende mindre enn 0 , 01^ vanadium nitrid. V2O3er den eneste fase som kan påvises ved røntgendifraksjon.

Det er generell praksis å legere stål med vanadium ved tilsetning av f er rovanadium el ler vanadium karbid (VC-V2C ) til det smeltede stål. Ferrovanadium fremstilles generelt ved aluminotermisk reduksj on av vanadium pentoksyd, V2O5 , eller ved reduksjon av et vanadiumholdig slagg eller vanadiumholdig rester. Vanadiumkarbidet fremstilles vanligvis i flere trinn, d.v.s. at vanadium pentoksyd eller ammonium vanadat reduseres til vanadium trioksyd, V2O3 , som i sin tur reduseres i nærvær av karbon til vanadium karbid under redusert trykk ved forhøyede temperaturer , f. eks. ca. 1.400°C. Et kommersielt VC-V2C additiv er kommersielt tilgj engelig under betegnelsen "Caravan".

Vanadium tilsetninger skj er også ved hj elp av vanadiumoksyd, f. eks. V2O5eller V2O3, til smeltet stål sammen med et reduksjonsmiddel. F. eks. beskriver G.M. Faulring et al. i US-PS 4 361 442 av 30. nov. 1982 en fremgangsmåte for tilsetning av vanadium til stål der et tilsetningsmiddel består av en agglomerert blanding av f inoppdelt V2O5og et kalsiumholdig materiale , f. eks. kalsium silisium legering , tilsettes til det smeltede stål fortrinnsvis i form av støpte brikker.

G.M. Faulring et al. beskriver i US-PS 4 396 425 en tilsvarende prosess for tilsetning av vanadium til stål der tilsetningsmidlet er en agglomerert blanding av findelt V2O3og kalsiumholdig materiale .

F.H. Perfect beskriver i US-PS 3 591 367 et vanadium tilsetningsmiddel for bruk ved fremstilling av jernholdige legeringer og som omfatter en blanding av vanadiumoksyd, f. eks. V2O5eller V2O3, et uorganisk reduksjonsmiddel slik som Al eller Si, og kalk. Formålet med kalken er å flussdanne inklusjoner, f. eks. oksyder av reduksjonsmidlet, og å tilveiebringe lavtsmeltende oksydiske inklusjoner som lett kan fjernes fra det smeltede stål .

Selv om de er meget effektive i mange henseende lider vanadium tilsetningsmidler ifølge den kjente teknikk aven felles begrensning idet de ofte inneholder restmetaller som kan være ugunstige eller skadelige for stålet. Selv i de tilfeller der tilsetningsmidlet benytter i det vesentlige rent vanadiumoksyd, f. eks. V2O3, inneholder vanligvis reduksj onsmidlet en vesentlig mengde metalliske urenheter . Dette problem er spesielt utgunstig i verktøystål som krever realtivt høye nivåer av vanadiumtilsetning. Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det en ny og forbedret fremgangsmåte for fremstilling av verktøystål og som omfatter: a) å tildanne et smeltet stål med et karboninnhold over ca. 0,35 vekt-$ og inneholdende silisium i en mengde av ca. 0,15 til ca. 3 vekt-%, og et slagg som dekker det smeltede stål idet slagget inneholder CaO og SiC>2 i andeler slik at vektf orholdet mellom CaO og Si02er

lik eller større enn 1 ; og

b) til det smeltede stål å tilsette et vanadium additiv bestående i det vesentlige av kjemisk preparert, i

det vesentlige rent V2O3, minst i en mengde som reagerer støkiometrisk med karbon og silisium for å gi ca. 0,4 til ca. 5,0 vekt-^ vanadium i det smeltede stål.

Det er ifølge foreliggende oppfinnelse overraskende funnet at et kjemisk preparert og i det vesentlige rent V2O med hell kan tilsettes til et smeltet stål uten et reduksjonsmiddel for å oppnå et gitt nivå av vanadiumtilsetning hvis det smeltede stål gjøres til strekkelig reduserende ved å benytte 1 ) et relativt høyt karboninnhold, d.v.s. over ca.

0,35 vekt-%, og 2 ) silisium som et legerende metall . Det er også nødvendig å benytte et slagg som dekker det smeltede stål og som er i det vesentlige basisk, d.v.s. at slagget bør ha et V-forhold, altså CaO:Si02, som er større enn 1 .

Fortrinnsvis gjøres det basiske slagget reduserende ved tilsetning av et reduserende element slik som karbon, silisium eller aluminium.

Verktøystål er spesielt egnet for anvendelse av kjemisk preparert V2O3som vanadium additiv fordi disse stål krever et midlere til høyt karboninnhold. Videre er det vanligvis nødvendig å benytte relativt sterkt reduserende betingelser i slagget når man fremstiller disse stål for å fremme gjenvinning av kostbare, lettoksyderte legerende elementer slik som Cr, V, W og Mo.

Bruken av kj emisk preparert V2O3som vanadium additiv ifølge oppfinnelsen har mange fordeler i forhold til den kj ente teknikk. For det første er V2O3nær kjemisk rent, d.v.s. mer enn 97% V2O3 . Det inneholder ingen restelementer som er ugunstige for stålet. Både f errovanadium og vanadium karbid inneholder urenheter i nivåer som ikke finnes ikjemisk preparert V2O3. F. eks. fremstilles vanadium karbid f ra en blanding av V2O3og karbon og inneholder alle de forurensen-de elementer som er tilstede i karbonet såvel som eventuelle slike innarbeidet underbehandlingen. Videre er sammenset-ningen og de fysikalske egenskaper for kj emisk preparert V2O3mere konsistente sammenlignet med andre materialer.

F. eks. har V2O3en fin partikkelstørrelse som varierer over et snevert område. Dette gjelder ikke ferrovanadium der knusing og sikting er nødvendig, noe som resulteret i en vid fordeling av partikkelstørrelsen og segregering under avkjølingen, noe som gir et heterogent produkt. Tilslutt er reduksjonen av V2O3med silisium eller aluminiumen eksoterm reaksjon, bringer varme til det smeltede stål i den elektriske ovn. Ferrovanadium og vanadium karbid krever begge termisk energi for å integrere vanadium i det smeltede stål .

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til de vedlagte tegninger der

Figur 1 er et mikrofotograf i i 100 x forstørrelse som viser er kjemisk preparert V2O3pulver som benyttes som vanadium additiv ifølge oppfinnelsen; Figur 2 er et mikrof otograf i med en forstørrelse på 1 0 . 0 0 0 som viser en større detalj i strukturen av en stor partikkel av V2O3fra figur 1 ; Figur 3 er et mikrof otograf i med en forstørrelse på 1 0 . 0 0 0 og som viser strukturen i større detalj av en liten partikkel av<V>2O3fra figur 1 ; Figur 4 er et mikrof otograf i med en f or stør rel se på 5 0 . 0 0 0 som viser strukturen i større detalj av den lille V2O3partikkel fra figur 3; og Figur 5 er et diagram som viser partikkelstørrelsesfordelin-gen for et typisk kj emisk preparert V2O3pulver .

Verktøystål fremstilles vanligvis både med og uten et AOD (argon-oksygen decarburisering) behandlingstrinn som kommer etter at chargen er smeltet ned i den elektriske ovn. Fremstillingen av verktøystål ifølge foreliggende oppfinnelse skal heretter beskrives uten henvisning til noen AOD selv om det skal være klart at en slik praksis kan benyttes som et sluttbehandl ingstr inn etter vanadiumtilsetningen ved bruk av kjemisk preparert V2O3. En detalj ert forklaring av AOD prosessen er gitt av W. A. Krivsky i US-PS 3 252 790 .

Ved gjennomføring av foreliggende oppfinnelse blir et vanadium additiv i det vesentlige bestående av kjemisk preparert V205, fremstilt i h.h.t. US-PS 3 41 0 652, supra, tilsatt til et smeltet verktøystål som et f inoppdelt pulver i f orm av br iketter , uten reduks j onsmiddel, i den elektriske ovn eller overføringsbeholderen før støping av stålet til barrer. Verktøystålet har et høyt karboninnhold, d.v.s. over 0,35 vekt-%, og inneholder også silisium i mengder som er effektive til å tilveiebringe en sterkt reduserende omgivelse i det smeltede stål. Selvfølgelig kan verktøystå-let også inneholde et antall andre legerende elementer slik som f. eks. krom, wolfram, molybden, mangan, kobolt og nikkel slik fagmannen vil forstå.

Det er også vesentlig ved gjennomføring av foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et basisk reduserende slagg som dekker det smeltede stål. Slagget dannes ifølge konvensjo-nell praksis ved tilsetning av slaggdannere slik som f. eks. kalk og består hovedsakelig av CaO og Si02sammen med mindre mengder FeO, AI2O3, MgO og MnO. Forholdet CaO:Si02er kjent som "V-forholdet" som er et mål på slaggets basisitet. Fortrinnsvis gjøres det basiske slagg reduserende ved å tilsette slike reduserende stoffer som CaC2»ferrosilisium, silikomangan og/eller aluminium.

Det er funnet at for å oppnå en gjenvinning av mangan som er nær 10 0% ved bruk av kjemisk preparert V2O3som vanadium additiv, må V-forholdet i slagget være lik eller større enn 1,0. Fortrinnsvis er V-forholdet nærmere 2,0. Egnede modifikasj oner av slaggsammensetningen kan skj e ved tilsetning av kalk i tilstrekkelige mengder til å øke V-forholdet til minst over 1. En mere detalj ert forklaring av V-forholdet kan finnes i "Ferrous Productive Metallurgy" av A.T. Peters , J. Wiley and Sons , Inc . ( 1982 ) s. 91 og 92.

Det kjemisk preparerte V2O3som benyttes som vanadium additiv ifølge oppfinnelsen er primærtkarakterisert vedsin renhet, d.v.s. i det vesentlige 97 - 99% V2O3med kun spor av rester. Videre er mengdene av elementer som vanligvis ansees som skadelige ved stålfremsti 11 ing, nemlig arsen, fosfor og svovel, ekstremt lave. Fordi verktøystål inneholder opptil 70 ganger mere vanadium enn andre typer stål, er identiteten og mengden av rester spesielt viktig. F. eks.

kan verktøystål inneholde helt opp til 5 vekt-% vanadium

mens mikrolegerte høystyrke lavlegert stål, HSLA, inneholder mindre enn 0 ,2 vekt-% vanadium.

Tabell 1 nedenfor viser den kjemiske analyse for et typisk kj emisk preparert V2O3 :

Røntgen diffraksjonsdata oppnådd på en prøve av kjemisk preparert V2O3viser kun en påvisbar fase, V2O3. Basert på mangelen av 1injeutbredelse eller intermitterende funnet røntgen diffraksjonsrefleksjoner, ble det konkludert at V2O3krystallitstørrelsen er mellom 1 0~3 og 1 0~5 cm.

Det kjemiske preparerte V2O3er også meget reaktivt. Det antas at denne reaktivitet hovedsakelig skyldes det eksep-sjonelt store overf lateareal og høye smeltepunkt for V2O3. Scanderende elektronmikroskopi, SEM, ble gjennomført på prøver for å vise det store overf lateareal og dette V2O3porøsitet. Figurene 1 til 4 viser disse SEMbilder.

Figur 1 er et bilde tatt med 100 x forstørrelse av en prøve av V2O3. Som vist karakteriseres V2O3av agglomeratmasser som varierer i partikkelstørrelse fra ca. 0,17 mm og nedover. Selv med denne lave forstørrelse er det klart at de større partikler er agglomerater av tallrike små partikler. Av denne grunn ble SEM bilder med større forstørrelser tatt på en stor partikkel kalt A og en li ten partikkel kalt

B.

SEM bildet av den store partikkel A er vist i Figur 2. Det fremgår av dette bildet at den store partikkel er en porøs agglomerert masse av ekstremt små partikler, f. eks. 0,2 til 1 pm. Den store mengde nesten sorte områder (hulrom) på SEM bildet er et tegn på den store porøsitet i denne V2O3masse. Se spesielt de sorte områder fremhevet av piler i mikrofotograf iene. Det vil også sees fra bildene at partiklene er nær ekvidimensjonale. Figur 3 er et bilde tatt med 1 0 . 0 0 0 x forstørrelse av den lille partikkel B. Den lille partikkel eller agglomeratet er 4 pm x 7 pm i størrelse og består av tallrike små partikler agglomerert i en porøs masse. Et bilde med ennu større forstørrelse, 50.000 x, ble tatt av denne samme lille partikkel for å fremheve de små partikler av den agglomerer-te masse. Denne høyere forstørrelse er vist i figur 4. Det fremgår av dette bi-lde at partiklene er nær ekvidimensjonale og at tomrommene som separerer partiklene også er meget tydelige. I dette agglomerat ligger partikkelstørrelseni området ca. 0,1 til 0,2 pm. Figur 5 vise partikkelstørrelsesfordelingen for kjemisk preparert V2O3materiale fra to forskjellige kilder. Den første er det samme V2O3materiale som er vist i figurene 1-4. Det andre V2O3materiale har en i deomorf f orm p . g . a. den relativt langsomme rekrystal1 iseringen av ammonium me ta vanadat. Størrelsen av de individuelle partikler er mindre når det gjelder de mere hurtig rekrystalliserte V2O3

partikler og formen er mindre enhetlig. Partikkelstørrelsen

ble målt på et mikrof otograf i og partiklene var agglomerater av fine partikler ( ikke separerte-distinkte partikler). Det fremgår at 50 vekt-% av alt V2O3hadde en partikkelstørrel-sesfordeling på mellom 4 og 27 pm.

Massedensi teten for kjemisk preparert V2O3før oppmalinger mellom 45 og 65 pund/kubikk fot. Fortrinnsvis oppmales V2O3for å øke densiteten for bruk som vanadium additiv. Oppmalingen gir est produkt som har en mere konsistent densitet og en som kan behandles og skipes til lavere omkostninger . Spesielt har den oppmalte V2O3en massedensitet på ca. 70 til 77 pund/kubikk fot.

Porøsiteten for kjemisk preparert V2O3er bestemt ut fra den målte masse og den teoretiske densitet. Spesielt er det funnet at ca. 75 til 80% av massen av V2O3er tomrom. På grunn av den lille partikkelstørreise og den meget høye porøsitet i agglomeratene har kj emisk preparert V2O3som en konsekvens et usedvanlig stort overflateareal. Reaktivitet-en for kjemisk preparert V2O3er direkte relatert dette overf lateareal . Overf latearealet for V2O3ble beregnet fra mikrof otograf idata til utover 1 40 kvadratf ot/kubikk tomme eller 8.000 cm<2>/cm5.

Bortsett fra renheten og den høye reaktivi tet har kj emisk preparert V2O3andre egenskaper som gjør materialet ideelt for bruk som vanadium additiv. For eksempel har V2O3et smeltepunkt ( 1 .970 °C) som ligger over det til de fleste stål ( 1 . 6 0 0 ° C ) og er derfor fast og ikke flytende under karakter-istiske stålfremstillingsbetingelser. Videre er reduksjonen av V2O3med reduks j onsmidlet i det smeltede stål, f. eks. AL og Si, under stålfremstillingsbetingelser, eksoterm. Sammenlignet med dette benyttes vanadium pentoksyd, V2O5 , også som vanadium additiv sammen med et reduksjonsmiddel, men har et smeltepunkt på 690 "C som er ca. 900 °C under temperaturen for smeltet stål og som også krever mere stringente reduks j onsbetingelser for å kunne gjennomføre reduksjonsreaksjonen. En sammenligning av egenskapene både for V205og V205er gitt i Tabell II.

Som en ytterligere sammenligning er V2O5ansett som et sterkt flussmiddel for mange ildfaste materialer vanligvis benyttet i elektriske ovner og støpeøser. I tillegg smelter v2°5ved- 690 ° C og forblir en væske under stålf remstillings-betingelsene. De flytende V2O5partikler koaleserer og flyter til metallslagg grenseflaten der de fortynnes av slagget og reagerer med basiske oksyder slik som CaO og AI2O3. P.g.a. at disse faser er vanskelige å redusere og vanadium fordeles i slaggvolumet og gir en sterkt fortynnet oppløsning, er utnyttingen av vanadium fra V2O5 betydelig mindre enn fra det faste og sterkt reaktive V2O3 .

Fordi kjemisk preparert v205både er fast og eksotermt med silisium eller aluminium under verktøystål fremstillings betingelser vil det være klart at partikkelstørrelsen for oksydet og som en konsekvens overflatearealet, er hovedfakt-orer ved bestemmelse av hastighet og fullstendighet av reaksjonen. Reduksjonsreaksjonen kan representeres ved følgende ligning:

Reaksjonshastigheten maksimaliseres under de reduserende betingelser som hersker i den elektriske ovn, d.v.s. ekstremt små partikler av fast V2O3fordelt i et smeltet stålbad inneholdende Si og C. Alle disse f aktorer bidrar til å skape ideelle betingelser for total og hurtig reduksjon av V2O3og oppløselighet av det resulterende vanadium i det smeltede stål.

Det er funnet at for å oppnå vanadiumutnyttelse som også er nær 1 0 0% ved bruk av kj emisk preparert V03som additiv ved gjennomføring av oppfinnelsen, bør det smeltede stål inneholde silisium i et visst spesifikt område, nemlig f ra ca. 0,15 til 3,0 vekt-%. Aluminium kan også være tilstede i det smeltede stål i mengder fra 0,0 til mindre enn 0,10 vekt-% for deoksydering av badet. Det er selvfølgelig nødvendig i ethvert tilfelle at karboninnholdet i det smeltede stål er over 0,35 vekt-% for å tilveiebringe de krevede reduserende betingelser.

Som antydet tidligere er V-forholdet definert som forholdet % CaO/% Si02i slagget. Å øke V-forholdet er en meget effektiv måte til å redusere aktiviteten av SiC>2 og å øke drivkraften f or reduksjonsreaksjonen til Si. Likevektskon-stanten K for en gitt slagg-metall reaks j on når metal let inneholder oppløst Si og 02under stålfremstillingsbetingelser, 1 . 6 0 0 ° C , kan bestemmes fra følgende 1 igning:

a Si02

K = = 28997

(a Si) (aO)2

der K angir 1 ikevektskonstanten : a Si02= aktiviteten til SiC-2 i slagget og a Si = aktiviteten til Si opplsøt i det smeltede metall, og a 0 = aktiviteten til oksygenet, også oppløst i det smeltede metall .

For et gitt V-forhold kan aktiviteten for silisium dioksyd bestemmes fra en standard referanse slik som "The AOD Process", Manual for AIME Educational Seminar, som angitt i Tabell 3 nedenfor. Basert på disse data og publiserte likevektskonstanter for oksydasjonen av silisium og vanadium, kan det tilsvarende oksygennivå for et spesifisert silisiuminnhold beregnes. Under disse betingelser kan den maksimale mengde V2O3som kan reduseres og således mengden vanadium som oppløses i det smeltede metall, også bestemmes.

Tabell IV nedenfor viser V-forholdene for synkende Si02aktivitet, de tilsvarende oksygennivåer og den maksimale mengde V2O3som kan reduseres under disse betingelser. Vanadium som oppløses i det smeltede stål som et resultat av denne reduksj onsreaksj on er også vist for hvert V-forhold. Således kan man fra de ovenfor angitte beregninger basert på et stål inneholdende 0,3 vekt-% Si og et variabelt V-forhold, konkludere at med en økning i V-forholdet fra 1 til 3 er det en 1 ,8 ganger økning i mengden vanadium som kan reduseres fra V2O3og innarbeides i det smeltede stål ved 1 . 60 0 •C.

Det er selvfølgelig mulig å fremstille et V2O3holdig materiale på annen måte enn den kjemiske metode som er beskrevet i US-PS 3 41 0 652. F. eks. kan V205fremstilles ved hydrogenreduks j on av NH/).V02- Dette er en to-trinns reduksjon, først ved 40 0 - 50 0 °C og så ved 600 - 650 °C. Sluttproduktet inneholder ca. 80% V2O3pluss 20% V2O4med en massedensitet på 45 pund pr. kubikk fot. Oksydasjonstil-stander for dette produkt er for høyt til å være aksepterbar for bruk som vanadium tilsetning til stål .

De følgende eksempler skal illustrere oppfinnelsen nærmere.

EKSEMPEL 1

Et M-7 kvalitets verktøystål ble fremstilt på den måte som er angitt nedenfor. Legeringen hadde følgende sammen-setning: 1 , 0 til 1 , 04 vekt-* C; 0,2 til 0 ,35 vekt-* Mn; 0 ,3 til 0,55 vekt-* Si; 3 , 5 til 4,0 vekt-* Cr; 1,5 til 2,0 vekt-* V; 1,5 til 2,0 vekt-* W; og 8,2 til 8,8 vekt-* Mo.

10 tonn skrapstål inneholdende 1 30 pund vanadium pluss 160 pund molybden-wolf ram oksyd og 80 pund vanadium som V2O3bie tilsatt til en elektrisk ovn. Den totale charge ble smeltet ned under et basisk slagg med V-forhold lik 3. Slagget ble så gjort reduserende ved å tilsette CaC2og ferrosilisium til smeiten. De reduserende stoffer ble integrert i slagget ved håndblanding pluss omrøringsvirkningen av ovnselektrod-ene . Etter 1 time ble en prøve av det smeltede metall analysert. Vanadiuminnholdet var 1 , 05 vekt-* . Slagget ble fjernet og 152 pund vanadium som fer rovanadium ( 1 9 0 pund FeV - 80* V) ble tilsatt. Et andre slagg ble tildannet ved å tilsette kald (CaO), CaC2og ferrosilisium. Etter 30 min. ble en andre prøve av det smeltede stål (1.600'C)tattog analysert. Det rapporterte vanadiuminnhold var 1 ,70 vekt-*. Vanadium utnyttelsen for V2O3og f er rovanadium additivene er gitt nedenfor :

( 1 ) før tilsetning av V2O3-- 0,64 vekt-* V (fra skrap )

(2) etter tilsetning av V205— 1 , 0 5 vekt-* V (* V-utnyttelse = 10 0*) (3) etter tilsetning av FeV -- 1 ,70 vekt-* (* utnyttelse V = 88*).

Basert på presis j onen av vanadium analysen og prøvetakingen kan det konkluderes at utnyttelsen fra V2O3under disse betingelser er 98 - 100* og fra f er rovanadium 86 - 9 0*.

EKSEMPEL II

430 pund vanadium som kjemisk preparert V2O3pulver og 10

pund vanadium som natrium silikat bundne V20;5 briketter ble

tilsatt til en M7 kvalitet verktøystål ovnssmelte meden vekt av ca. 25 tonn. Smeiten hadde et karboninnhold på 0 ,65 vekt-% og inneholdt også til å begynne med 0,72 vekt-% vanadium.

For å fremstille det basiske slagg med V-forhold = 1 ,54 ble reduserende ferrosilisium (75% silisium) og aluminiumspulver tilsatt. Slagget veiet ca. 200 pund. V2O3pulveret forsvant hurtig inn i smeiten så snart det ble tilsatt mens brikettene forble flytende på smelteoverflaten. Den elektriske ovn ble reaktivert ved 1 .600°C i ca. 1 - 2 min. fulgt av en 30 - 40 sek. omrøring med nitrogen. Brikettene sank umiddelbart og forsvant i smeiten. En prøve av smeiten ble analysert og funnet å inneholde 1 ,71 vekt-% vanadium. Under antagelsen av 100% vanadium utnyttelse av V2O3pulveret ville vanadiumanalysen være 1,61 vekt-%. Det antas derfor at 0 , 1 vekt-% av vanadium i stålet ble redusert fra slagget. Stålsmelten ble så helt i en støpeøse og overført til en AOD beholder. Overføringsvekten var 76.600 pund. Etter behandling i AOD ble det smeltede stålet helt til barrer . Sluttsammensetningen for stålet var som følger : 1,0 0 vekt-% C; 0 , 1 8 vekt-% Mn ; 0,42 vekt-% Si ; 3 , 55 vekt-% Cr; 1,66 vekt-% W; 1 , 96 vekt-% V; og 8 , 56 vekt-% Mo .

EKSEMPEL III

240 pund vanadium som nat r iumsi 1 ikat bundne kj emisk preparerte V2O3briketter ble tilsatt til en M7 kvalitets verktøy-stål ovnssmelte på ca. 25 tonn. Smeiten hadde et karboninnhold på 0 ,7 vekt-% og inneholdt også til å begynne med 0 , 98 vekt-% vanadium. 1 50 pund 75 %-ig FeSi og 1 50 pund aluminium pulver ble tilsatt sammen med V2O3briketter for å sikre at det basiske slagg var reduserende. Slagget veiet ca. 200 pund. Slagganalysen var 16,54% Ca og 10,29% Si, noe som ga et V-forhold på 1,05. Etter tilsetning (ca. 1 minutt) ble brikettene observert fremdeles flytende på smelteoverflaten.

Den elektriske ovn ble reaktivert ved 1 . 60 0 0 C hvoretter brikettene ble redusert og forsvant i smeiten. Smeiten ble helt i en støpeøse, ført tilbake til den elektriske ovn og helt igjen i øsen for overføring til en AOD beholder. En prøve av smeiten i øsen ble analysert og funnet å inneholde 1 , 69 vekt-% vanadium. Vanadiumutnyttelsen fra V2O3brikettene i ovnen ble anslått til å være 1 00%. Ca. 1 08 pund vanadium (ca. 0,20 vekt-%) ble også redusert f ra slagget. Slagget i øsen inneholdt 21 ,13% Ca og 10,45 % Si , noe som ga et V-forhold på 1,26%. Deretter ble 130 pund vanadium tilsatt som V2O3pulver til det smeltede stål i overførings

øsen, noe som bragte vanadiuminnholdet til 1,19vekt-%. Etter AOD ble det smeltede stål helt til barrer. Sluttsammensetningen for stålet var som følger: 1,02 vekt-% C; 0,25 vekt-% Mn; 0,45 vekt-% Si; 3,40 vekt-% Cr; 1,64 vekt-% W;

1 ,92 vekt-% V; 8,40 vekt-% Mo.

Claims (6)

1 . Fremgangsmåte for fremstilling av verktøystål, karakterisert ved at den omfatter: a) å tildanne et smeltet stål med et karboninnhold over ca.

0,35 vekt-% og inneholdende silisium i en mengde fra ca.

0,15 til ca. 3,0 vekt-%, og et slagg som dekker det smeltede stål og inneholder CaO og Si02 i andeler slik at vektforholdet CaO:Si02 er lik eller større enn 1 ; og b) tilsetning til det smeltede stål av et vanadium additiv 1 det vesentlige bestående av kjemisk preparerte, i det vesentlige rent V2 O3 i det minste i en mengde som vil reagere støkiometrisk med nevnte karbon og silisium for derved å gi ca. 0,4 til ca. 5,0 vekt-% vanadium i det smeltede stål.

2 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vektforholdet CaO:Si02 i slagget er lik eller større enn 2 .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at slagget gjøres reduserende ved tilsetning avet materiale valgt blant kalsium karbid, ferrosilisium og silikomangan.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det smeltede metall inneholder mindre enn ca. 0,1 vekt-% aluminium.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det kjemisk preparerte og i det vesentlige rene V2 O3 har et overf lateareal som er større enn ca. 800 cm <2> /cm^.

6 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det kjemisk preparerte og i det vesentlige rene V2 O3 oppmales til en massedensitet på ca. 70 til 77 pund/- kubikk fot.