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Die Begriffe Sekundärmetallurgie bzw Pfannenmetallurgie werden insbesondere in der Stahlerzeugung verwendet und bezeichn
Sekundärmetallurgie
Die Begriffe Sekundärmetallurgie bzw. Pfannenmetallurgie werden insbesondere in der Stahlerzeugung verwendet und bezeichnen die Nachbehandlung von Stahl nach dem Frischen. Die Sekundärmetallurgie ist daher nicht als eigenständige Metallurgie zu verstehen, sondern bezeichnet verschiedene, alternativ oder in Abfolge anwendbare, die Schmelzen verbessernde, metallurgische Maßnahmen.
Bedeutung
Die Einführung der Sekundärmetallurgie hat zu grundlegenden Veränderungen in der Stahlindustrie geführt. Während früher der Stahl nach dem Frischen fertig war, schließt sich heute üblicherweise eine Reihe von Nachbehandlungen an, um die geforderte Qualität des Stahls zu erreichen.
Der Schwefel- und Phosphorgehalt darf:
- bei Edelstahl 0,025 %
- bei Qualitätsstahl 0,035 %
- bei Grundstahl 0,045 %
betragen.
In speziellen Aggregaten werden beispielsweise Legierungselemente eingebracht, die Schmelze homogenisiert – Schwefel, Phosphor oder andere Elemente entfernt und der genaue Kohlenstoffgehalt eingestellt.
Verfahren
Es gibt folgende Verfahren der Sekundärmetallurgie:
Behandlung im Pfannenofen
- Mittels Lichtbogen wird die genaue Gießtemperatur für die Stranggießanlage eingestellt. ± 3 °C
- Einstellen der Analyse durch Legieren (FeMn, FeCr, FeSi, FeMo, …)
- Homogenisieren durch das Pfannenspülen mit Argon oder Stickstoff
- Desoxidation mittels Aluminium oder Kalzium
Vakuumbehandlung
In der Schmelze sind vielfach Gase gelöst, die bei der Weiterverarbeitung des Stahles die Eigenschaften negativ beeinflussen. Um diese sicher zu entfernen, wird die Nachbehandlung unter Vakuum durchgeführt. So kann z. B. der Wasserstoffgehalt des Stahles reduziert werden. Der Wasserstoff würde den Stahl brüchig machen (Wasserstoffversprödung). Weiterhin kann während der Vakuumbehandlung des Stahls der Kohlenstoff weiter reduziert werden, um den Stahl für das Tiefziehen geeignet zu machen. Auch können im Vakuum oxidationsempfindliche Legierungsmittel wie z. B. Titan eingebracht werden.
In der Vakuumanlage wird z. B. über Dampfstrahler ein Tiefvakuum erzeugt (mit einem Restdruck von ca. 5 mbar).
Anlagenbauformen sind:
- Ruhrstahl-Heraeus-Verfahren (RH-Verfahren): Einziges kontinuierliches Entgasungsverfahren, bei dem eine Teilmenge des Metalls vom Spülgas in ein Vakuumgefäß gefördert wird und von dort wieder kontinuierlich in die Schmelzpfanne zurückläuft.
- (DH-Verfahren): Bei einer DH-Anlage wird das Gefäß ebenfalls in die Schmelze eingetaucht. Das Gefäß wird dann zyklisch gehoben und gesenkt und unter Vakuum behandelt, man spricht deswegen vom Vakuumheberverfahren. Dabei wird intensiv mit Argon in der Pfanne gespült um die Schmelze in Bewegung zu halten. Auch hierbei handelt es sich um eine Teilmengenentgasungsanlage.
- Pfannenentgasen (vacuum degassing (VD) bzw. vacuum oxygen decarburization (VOD)) und verwandte Verfahren: Dabei wird die gesamte Schmelzpfanne in einem hermetisch abgedichteten Gefäß einem Vakuum ausgesetzt und über einen oder mehrere Spülsteine mit Inertgas gespült. Das erste diskontinuierliche industrialisierungsfähige Entgasungsverfahren wurde Mitte der 1950er Jahre beim Bochumer Verein eingeführt. Das verbesserte RH-Verfahren folgte Ende der 1950er.
- Gießstrahlverfahren: Die Schmelze fließt aus einem Behälter durch eine kleine Öffnung in ein evakuiertes Gefäß. Aus dem dünnen Gießstrahl können die Gase leicht heraustreten, weshalb dieses Verfahren sehr wirksam, aber auch sehr aufwändig ist.
- (VLBO, engl.: Vacuum arc remelting, VAR): Die Legierungsmetalle werden in einem evakuierten Lichtbogenofen eingeschmolzen.
Weblinks
Einzelnachweise
- Wolfgang Bergmann: Werkstoffherstellung – Werkstoffverarbeitung – Werkstoffanwendung (= Werkstofftechnik. Nr. 2). 4. Auflage. Hanser Verlag, München 2009, ISBN 978-3-446-41711-3, Kap. 1.2 Eisen und Stahl, S. 43 f. (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- Patent DE1116870: Verfahren und Vorrichtung zum Giessen in Vakuum. Veröffentlicht am 22. Juni 1955.
Autor: www.NiNa.Az
Veröffentlichungsdatum:
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Die Begriffe Sekundarmetallurgie bzw Pfannenmetallurgie werden insbesondere in der Stahlerzeugung verwendet und bezeichnen die Nachbehandlung von Stahl nach dem Frischen Die Sekundarmetallurgie ist daher nicht als eigenstandige Metallurgie zu verstehen sondern bezeichnet verschiedene alternativ oder in Abfolge anwendbare die Schmelzen verbessernde metallurgische Massnahmen BedeutungDie Einfuhrung der Sekundarmetallurgie hat zu grundlegenden Veranderungen in der Stahlindustrie gefuhrt Wahrend fruher der Stahl nach dem Frischen fertig war schliesst sich heute ublicherweise eine Reihe von Nachbehandlungen an um die geforderte Qualitat des Stahls zu erreichen Der Schwefel und Phosphorgehalt darf bei Edelstahl 0 025 bei Qualitatsstahl 0 035 bei Grundstahl 0 045 betragen In speziellen Aggregaten werden beispielsweise Legierungselemente eingebracht die Schmelze homogenisiert Schwefel Phosphor oder andere Elemente entfernt und der genaue Kohlenstoffgehalt eingestellt VerfahrenEs gibt folgende Verfahren der Sekundarmetallurgie Behandlung im Pfannenofen Hauptartikel Pfannenofen Mittels Lichtbogen wird die genaue Giesstemperatur fur die Stranggiessanlage eingestellt 3 C Einstellen der Analyse durch Legieren FeMn FeCr FeSi FeMo Homogenisieren durch das Pfannenspulen mit Argon oder Stickstoff Desoxidation mittels Aluminium oder KalziumVakuumbehandlung Hauptartikel Entgasung In der Schmelze sind vielfach Gase gelost die bei der Weiterverarbeitung des Stahles die Eigenschaften negativ beeinflussen Um diese sicher zu entfernen wird die Nachbehandlung unter Vakuum durchgefuhrt So kann z B der Wasserstoffgehalt des Stahles reduziert werden Der Wasserstoff wurde den Stahl bruchig machen Wasserstoffversprodung Weiterhin kann wahrend der Vakuumbehandlung des Stahls der Kohlenstoff weiter reduziert werden um den Stahl fur das Tiefziehen geeignet zu machen Auch konnen im Vakuum oxidationsempfindliche Legierungsmittel wie z B Titan eingebracht werden In der Vakuumanlage wird z B uber Dampfstrahler ein Tiefvakuum erzeugt mit einem Restdruck von ca 5 mbar Anlagenbauformen sind Ruhrstahl Heraeus Verfahren RH Verfahren Einziges kontinuierliches Entgasungsverfahren bei dem eine Teilmenge des Metalls vom Spulgas in ein Vakuumgefass gefordert wird und von dort wieder kontinuierlich in die Schmelzpfanne zurucklauft DH Verfahren Bei einer DH Anlage wird das Gefass ebenfalls in die Schmelze eingetaucht Das Gefass wird dann zyklisch gehoben und gesenkt und unter Vakuum behandelt man spricht deswegen vom Vakuumheberverfahren Dabei wird intensiv mit Argon in der Pfanne gespult um die Schmelze in Bewegung zu halten Auch hierbei handelt es sich um eine Teilmengenentgasungsanlage Pfannenentgasen vacuum degassing VD bzw vacuum oxygen decarburization VOD und verwandte Verfahren Dabei wird die gesamte Schmelzpfanne in einem hermetisch abgedichteten Gefass einem Vakuum ausgesetzt und uber einen oder mehrere Spulsteine mit Inertgas gespult Das erste diskontinuierliche industrialisierungsfahige Entgasungsverfahren wurde Mitte der 1950er Jahre beim Bochumer Verein eingefuhrt Das verbesserte RH Verfahren folgte Ende der 1950er Giessstrahlverfahren Die Schmelze fliesst aus einem Behalter durch eine kleine Offnung in ein evakuiertes Gefass Aus dem dunnen Giessstrahl konnen die Gase leicht heraustreten weshalb dieses Verfahren sehr wirksam aber auch sehr aufwandig ist VLBO engl Vacuum arc remelting VAR Die Legierungsmetalle werden in einem evakuierten Lichtbogenofen eingeschmolzen WeblinksWikibooks Werkstoffkunde Metall Lern und LehrmaterialienEinzelnachweiseWolfgang Bergmann Werkstoffherstellung Werkstoffverarbeitung Werkstoffanwendung Werkstofftechnik Nr 2 4 Auflage Hanser Verlag Munchen 2009 ISBN 978 3 446 41711 3 Kap 1 2 Eisen und Stahl S 43 f eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Patent DE1116870 Verfahren und Vorrichtung zum Giessen in Vakuum Veroffentlicht am 22 Juni 1955