Verfahren zur Herstellung eines auf Stranggiessanlagen im Freilauf vergiessbaren, mikroberuhigten Stahles für eine nachfolgende Kaltverformung

Abstract

 Zur Herstellung eines auf Stranggießanlagen im Freilauf vergießbaren, mikroberuhigten Stahles für eine nachfolgende Kaltverformung wird vorgeschlagen, den C-Gehalt auf ≤ 0,05%, vorzugsweise ≤ 0,03%, den Si-Gehalt auf ≤ 0,05%, vorzugsweise 0,02 bis 0,04%, und den Al-Gehalt auf ≤ 0,006% einzustellen. Für den Äquivalentkohlenstoffgehalt wird ein Wert 0,14% vorzugsweise 0,10-0,12% eingestellt, wobei die Beziehung
Ceq=% C+1/7% Si+1/5% Mn+1/7% Cr+1/20% Ni+1/9% Cu+1/2% Mo+1/2%V zur Ermittlung des Äquivalentkohlenstoffgehaltes herangezogen wird. In vorteilhafter Weise wird hierbei der Stahl in einem bodenblasenden bzw. bodenspülenden Konverter gefrischt und nach der Einstellung des Si-und/oder Mn-Gehaltes die Sauerstoffaktivität a_lol gemessen
und der Sauerstoffgehalt durch Zugabe einer entsprechenden Menge eines weiteren Desoxydationsmittels insbesondere Al auf 60-150 ppm eingestellt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines auf Stranggießanlagen im Freilauf vergießbaren, mikroberuhigten Stahles für eine nachfolgende Kaltverformung, insbesondere für das Ziehen von Drähten.

[0002] Für die Erzielung einer guten Kaltverformbarkeit wird in der Regel niedrig gekohlter unberuhigter Stahl als Vormaterial ausgewählt. Derartige niedrig gekohlte unberuhigte Stähle erlauben eine Ziehbarkeit bis 99 % Verformung und ein derartiger unberuhigter Stahl ist einem mit Aluminium oder aber mit Silizium beruhigten, ebenso wie den verschiedenen Typen halbberuhigter Stähle in seinen Kaltverformungseigenschaften eindeutig überlegen. Beruhigte Stähle haben die Tendenz je nach Wahl des Desoxydationsmittels entweder von vornherein bereits zu hart zu sein oder aber nach dem Ziehen eine stärkere Kaltverfestigung zu zeigen. Um gute Gießeigenschaften und ein gutes Ziehverhalten zu erzielen, war es bisher lediglich möglich, eine Vakuumbehandlung vorzunehmen, welche apparativ überaus aufwendig und kostspielig ist. Mit einer derartigen Vakuumberuhigung konnte ein Großteil des Sauerstoffes entfernt werden und es konnten mit diesen Maßnahmen die Nachteile unberuhigter Stähle beim Vergießen weitgehend eliminiert werden.

[0003] Unberuhigte Stähle, welche sich an sich besser für eine nachfolgende Kaltverformung eignen würden, haben beim Gießen den Nachteil, daß große nichtmetallische Einschlüsse auftreten können und im Blockkopf Seigerungsspitzen auftreten, die die Verwendbarkeit eines derartigen Stahles beeinträchtigen. Die Verwendung von Mangan als Beruhigungsmittel ist auf Grund der mit dieser Maßnahme verbundenen Härtesteigerung zwar für die Verbesserung des Gießverhaltens geeignet und bringt jedoch eine Verschlechterung des Ziehverhaltens.

[0004] Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zur Herstellung eines Stahles zu schaffen, bei welchem die Vorteile beruhigter Stähle beim Vergießen im Stranggießverfahren erhalten werden, ohne daß hiefür aufwendige Vakuumberuhigungsverfahren erforderlich sind, wobei gleichzeitig gute Zieheigenschaften bzw. Kaltverformungseigenschaften erzielt werden sollen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß der C-Gehalt auf ≤ 0,05 %, vorzugsweise ≤ 0,03 %, der Si-Gehalt auf ≤ 0,05 %, vorzugsweise ≤ 0,02 bis 0,04 %, und der Al-Gehalt auf ≤ 0,006 % eingestellt wird, wobei ein Äquivalentkohlenstoffgehalt entsprechend der Beziehung C_eq=%C+1/7%Si+1/5%Mn+1/7%Cr+1/20%Ni+1/9%Cu+1/2%Mo+1/2%V ≤ 0,14% und vorzugsweise 0,10 - 0,12 %, eingestellt wird. Auf diese Weise werden Drahtziehgüten erzielt, welche Eigenschaftengleichheit zum unberuhigten weichen Stahl erwarten lassen, ohne daß die Vergießbarkeit auf Stranggußanlagen im Freilauf beeinträchtigt wird. Die an diese Drahtziehgüten gestellten Anforderungen in bezug auf niedrige Gehalte an Kohlenstoff, Silizium, Aluminium, Stickstoff sowie an Verunreinigungen, die Festigkeitssteigerungen hervorrufen, wie Chrom, Nickel und Kupfer, sowie möglichst geringe Perlitanteile und große Ferritkörner, gewährleisten niedrigen Verformungswiderstand, große Duktilität und geringe Kaltverfestigung, so daß eine gute Ziehbarkeit und Kaltstauchfähigkeit erzielt werden kann. Durch die Einstellung eines Kohlenstoffgehaltes auf Gehalte von weniger als 0,05 %, vorzugsweise weniger als 0,03 %, wird die Tendenz der Bildung von Blasen und Blasenkanälen beim Vergießen im Strang verringert, sowie eine geringere Kaltverfestigung erzielt. Ebenso ist die Einstellung eines Siliziumgehaltes von kleiner als 0,05 %, vorzugsweise 0,02 bis 0,04 % dafür verantwortlich, daß die Tendenz der Kaltverfestigung sowie die Ausgangsfestigkeit verringert wird. Die Einstellung des Aluminiumgehaltes von weniger als 0,006 % zielt darauf ab, Ausscheidungen von Aluminiumnitrid, welches eine Verkleinerung der Korngröße bewirken würde, auszuschließen. Niedrige Phosphor-, Stickstoff-, Chrom-, Nickel- und Kupfergehalte verringern die Tendenz zur Kaltverfestigung und es wird die Walzdrahtfestigkeit an sich erniedrigt. Durch die Einhaltung eines Kohlenstoffäquivalents C_eq=%C+1/7%Si+1/5%Mn+1/7%Cr+1/20%Ni+1/9%Cu+1/2%Mo+1/2%V von max. 0,14 und vorzugsweise 0,10 bis 0,12 % wird eine Korngröße von 15 bis 20 µm und ein Perlitanteil von ≤ 0,007 % erzielt. Ein derartiger Stahl kann ohne weiteres im Strang vergossen werden, ohne daß es hiefür besonderer Schutzmaßnahmen bedarf und weist bei Durchmessern von 5,5 bis 13 mm Ausgangsfestigkeiten von ≤ 360 N/mm², eine Streckgrenze 6280 N/mm², eine Dehnung ≥ 20 % und eine Einschnürung ≥ 80 % auf. Die maximal vorliegende Einschlußgröße im Draht wurde mit ≤ 4 nach Stahleisen-Prüfblatt 1570 bestimmt, wobei es sich um plastische Mangan-Silikate mit einer maximalen Länge von 20 µm handelte.

[0005] Demgegenüber ist die Herstellung von Drähten aus Blockgußvormaterial mit größeren Inhomogenitäten verbunden und es liegen die Einschlußgrößen bei Drähten, hergestellt aus Blockgußvormaterial, bedeutend höher. Insbesondere bei Drähten, welche aus dem Material der Fußzone des Blockes gezogen werden, wurden Einschlußgrößen von 50 bis 100 µm gefunden und es ist das Verformungsverhalten dieser nichtmetallischen Einschlüsse, die bei unberuhigtem Blockguß entstehen, wesentlich ungünstiger. Die Verfestigung beim Ziehen des auf die erfindungsgemäße Weise hergestellten Vormaterials entspricht praktisch den Werten, welche sich bei Material aus unberuhigtem Stahl ergeben.

[0006] Ein Stahl mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung konnte zur Erzielung des gewünschten Ziehverhaltens bisher lediglich unter Anwendung einer Vakuumbehandlung zur Einstellung niedriger Kohlenstoffgehalte und unter Vakuurriberuhigung hergestellt werden. Demgegenüber läßt sich in besonders bevorzugter Weise erfindungsgemäß der niedrige C-Gehalt durch Frischen des Stahles in einen bodenblasenden bzw. bodenspülenden Konverter erzielen.

[0007] Anschließend an den Abstich wird der Stahl erfindungsgemäß einer Konditionierungsbehandlung unterworfen, wobei die Einstellung der Silizium- und Mangangehalte in Abhängigkeit von dem erzielten Endkohlenstoffgehalt vorgenommen wird. In besonders vorteilhafter Weise wird hiebei so vorgegangen, daß der Stahl anschließend an das Frischen einer Konditionierungsbehandlung unterworfen wird, bei welcher der Si-Gehalt und der Mn-Gehalt in Abhängigkeit von dem C eg -Gehalt bei Werten von C_eq ≥ 0,025 %, insbesondere durch Zugabe von Si auf eine Summe von %Si+0,1%Mn=1,53%C+0,012, eingestellt wird.

[0008] Der verbleibende Sauerstoffgehalt kann durch Messung der Sauerstoffaktivität bestimmt werden und in Abhängigkeit von Kohlenstoff und Siliziumgehalt durch dosierte Zugabe in der Pfanne korrigiert werden. Hiefür wird in vorteilhafter Weise so vorgegangen, daß nach der Einstellung des Si- und/oder Mn-Gehaltes die Sauerstoffaktivität a _[o] gemessen und durch Zugabe einer entsprechenden Menge eines weiteren Desoxydationsmittels insbesondere Al auf 60 - 150 ppm eingestellt wird. Durch diese Vorgangsweise kann ein Zuschmieren im Freilaufguß vermieden werden und es kann ein im Strang blasenfrei vergießbarer Stahl erzielt werden.

[0009] In der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einzuhaltenden Bedingungen, insbesondere die kritischen Siliziumgehalte für die Erzielung der gewünschten Eigenschaften lassen sich der Zeichnungsfigur klar entnehmen. Für äquivalente Kohlenstoffgehalte von > 0,025 gehen die eingezeichneten Kurven in geradlinige zueinander parallele Bereiche über, wobei jede Kurve für den jeweils angegebenen Mangangehalt gilt. Für den jeweils erzielten Kohlenstoffgehalt nach dem Frischen muß nun durch Zugabe von Silizium ein Stahl erzielt werden, dessen Zusammensetzung in der Zeichnung rechts von der jeweilig für den Mangangehalt geltenden Kurve liegt, so daß beim Vergießen keine Blasen auftreten. Unter Einhaltung dieser Bedingungen kann der Stahl blasenfrei vergossen werden und es werden gegenüber vakuumberuhigten Stählen unverändert gute Zieheigenschaften gewährleistet.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines auf Stranggießanlagen in Freilauf vergießbaren, mikroberuhigten Stahles für eine nachfolgende Kaltverformung, insbesondere für das Ziehen von Drähten, dadurch gekennzeichnet, daß der C-Gehalt auf ≤ 0,05%, vorzugsweise 6 0,03%, der Si-Gehalt auf ≤ 0,05%, vorzugsweise 0,02 bis 0,04%, und der Al-Gehalt auf ≤ 0,006% eingestellt wird, wobei ein Äquivalentkohlenstoffgehalt entsprechend der Beziehung C =%C+1/7%Si+1/5%Mn+1/7%Cr+1/20%Ni+1/9%Cu+1/2%Mo+1/2%V ≤ 0,14 % und vorzugsweise 0,10 - 0,12% eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl in einem bodenblasenden bzw. bodenspülenden Konverter gefrischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,' dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl anschließend an das Frischen einer Konditionierungsbehandlung unterworfen wird, bei welcher der Si-Gehalt und der Mn-Gehalt in Abhängigkeit von dem C_eq-Gehalt bei Werten von C_eq ≥ 0,025 %, insbesondere durch Zugabe von Si auf eine Summe von %Si+0,1%Mn=1,53%C+0,012 eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Einstellung des Si- und/oder Mn-Gehaltes die Sauerstoffaktivität a_[o] gemessen und durch Zugabe einer entsprechenden Menge eines weiteren Desoxydationsmittels insbesondere Al auf 60 - 150 ppm eingestellt wird.

Zeichnung