Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Al-beruhigten Stahles mit niedrigen Gehalten festigkeitssteigernder Elemente anzugeben, das eine Aufkohlung vermeidet.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.

Nach der Lehre der Erfindung werden bei der sekundärmetallurgischen Behandlung insbesondere zur weiteren Schwefelabsenkung nur solche Mittel zugegeben, die nahezu frei von Kalkstein (CaCO₃) sind, beispielsweise reines CaO.

Die näheren Untersuchungen haben ergeben, dass Karbonate aus dem Kalk, die vorzugsweise in der sekundärmetallurgischen Behandtung zur Schwefelabsenkung eingesetzt werden, die Quelle für den Kohlenstoffzubrand sind. Die Reaktionen die dabei ablaufen, lassen sich wie folgt beschreiben:

CaCO₃ spaltet sich bei hohen Temperaturen (> 1000 °C) zu CaO und CO₂ auf. CaCO₃ → (CaO) + {CO₂}(1)

Das für die Desoxidation der Stahlschmelze zugesetzte Al ist in der Lage Kohlenstoff von CO abzuspalten und damit den Kohlenstoffzubrand zu verursachen. Anders ausgedrückt: das Kohlenmpnoxid wird durch Aluminium in der Stahlschmelze reduziert und der verbleibende Kohlenstoff wird im Stahl gelöst. 2Al + 3CO₂ → (Al₂O₃) + 3{CO}(2) 2Al + 3CO → (Al₂O₃) + 3[C](3)

Weder das in der Stahlschmelze vorhandene Titan noch das Mangan oder Silizium können einen Kohlenstoffzubrand bewirken, da wegen der Thermodynamik CO stabiler ist als MnO, SiO₂ und Ti₂O₃. 2Ti + 3CO₂ → (Ti₂O₃) + 3{CO}(4) Mn + CO₂ → (MnO) + {CO}(5) Si + 2CO₂ → (SiO₂) + 2{CO}(6)

Unter Beachtung dieser Zusammenhänge muss bei der Herstellung von ULC- und IF-Stählen darauf geachtet werden, dass bei einer mit Al-desoxidierten Stahlschmelze während der sekundärmetallurgischen Behandlung möglichst kein Kalkstein (CaCO₃) eingeschleppt wird, damit dies nicht zu den zuvor beschriebenen Reaktionen führt. Erreichen kann man dies beispielsweise durch Zugabe eines fast reinen CaO für die Schwefelabsenkung.

Die Beschaffung eines fast reinen CaO und die Vermeidung jeglichen Kalksteineintragens kann schwierig sein und die Kosten für die Stahlherstellung in die Höhe treiben.

Aus diesem Grund wird zur Lösung des Problems eine zweite Variante vorgeschlagen. Diese Variante ist dadurch gekennzeichnet, dass für die sekundärmetallurgische Behandlung eine unberuhigte Stahlschmelze in die Pfanne eingefüllt wird und zur Schwefelabsenkung handelsübliches, d. h. mit Kalkstein verunreinigtes CaO zugegeben wird. Da kein Al in der Schmelze vorhanden ist, können die zuvor beschnebenen Reaktionen auch nicht ablaufen. Erst am Schluss der Behandlung, wenn das CO aus der Schmelze entfernt ist, wird Al zur Desoxidation zugegeben.

Auch bei dieser Verfahrensweise wird sich durch die Verunreinigung mit Kalkstein CaO und CO₂ bilden. Trotzdem laufen die besagten Reaktionen nicht ab, da in der Schmelze kein Al vorhanden ist. Vor der endgültigen Zugabe von Al ist aber das CO weitgehend aus der Stahlschmelze entwichen, so dass das zugegebene Al kein C abspalten kann.

Die letztgenannte Verfahrensweise hat den Vorteil, dass auf die teuere Zugabe von hochreinem CaO verzichtet werden kann und nur durch Abänderung des Zeitpunktes der Zugabe von Al zur Desoxidation ein Kohlenstoffzubrand verhindert wird.

Mit der vorgeschlagenen Verfahrensweise lassen sich folgende Wirkungen erzielen:

• – ein Kohlenstoffzubrand wird verhindert,
• – Mn-, Ti- und insbesondere Si-Gehalte werden werter abgesenkt,
• – Cr- und P-Gehalte werden etwas vermindert,
• – ein hoher Ausgangsgehalt an Kohlenstoff kann auf den für eine ULC-Güte abgesenkt werden,
• – ein niedriger Ausgangsgehalt an Kohlenstoff kann konstant gehalten werden.

Die letztgenannte Wirkung ist damit zu erklären, dass bei einem niedrigen Ausgangsgehalt an Kohlenstoff die Aktivität nicht mehr ausreicht, um Reaktionen der zuvor beschriebenen Art ablaufen zu lassen.

Der Vorteil der vorgeschlagenen Verfahrensweise ist darin zu sehen, dass man einen Teil der ohnehin zur Aufnahme der Desoxidationsprodukte und zur Stahlentschwefelung erforderlichen Weichbrandkalk-Menge nicht sofort beim Abstich in die Pfanne gibt, sondern erst bei der sekundärmetallurgischen Behandlung zusetzt. Weiterhin kann die vorgeschlagene Verfahrensweise dazu genutzt werden, um durch gezielten Einsatz von Kalkstein bei Verletzung von Analysenobergrenzen der festigkeitssteigernden Elemente die Gehalte dieser Elemente durch Abbrand in den Bereich der Kundenspezifikationen zu bringen.