CS264301B2

CS264301B2 - Alloy steel production method

Info

Publication number: CS264301B2
Application number: CS461974A
Authority: CS
Inventors: Robert Dipl Phys Hentrich; Zixang Dipl Ing Dr Yun
Original assignee: Stahlwerke S Udwestfalen
Priority date: 1973-06-30
Filing date: 1974-07-01
Publication date: 1989-07-12
Also published as: PL90893B1; DE2333466C2; DE2333466A1

Abstract

Part of all of the refining oxygen is introduced into the converter at an angle other than 90 degrees to the melt surface. The gas stream may be divided into separate streams, same or all of which may be inclined to the melt surface. The arrangement of gas streams may leave the centre of the converter free for the insertion of probes, alloying elements etc.

Description

Vynález se týká způsobu výroby legovaných ocelí, zejména chromových a chromniklových ocelí в nízkým obsahem uhlíku, vakuovým oduhličením zkujňovacím plynem foukaným shora na povrch lázně.The invention relates to a process for the production of alloyed steels, in particular low carbon chromium and chromium nickel steels, by vacuum decarburization with a blowing gas blown onto the bath surface.

Pro řadu účelů použití, zejména v případě chromových a chromniklových ocelí odolných proti korozi, s obsahem v % hmot. 10 až 40 % chrómu a 0 až 35 % niklu a s malým obsahem kobaltu, mědi, manganu, molybdenu, křemíku, vanadu, wolframu, titanu, tantalu, niobu a dusíku jednotlivě nebo ve směsi, je žádoucí velmi nízký obsah uhlíku v oceli. Je známé, že obsah uhlíku v oceli se dá regulovat zkujňovacími pochody, které spočívají ve vefukování zkujnovacího plynu. Rovněž je známé provádět oduhličení při snížení tlaku, to znamená v některém ze známých vakuových zařízení' nebo nádob. Bylo již navrženo, aby se tavenina v pánvi, která se má zbavit uhlíku, zavedla do stojatého oduhličovacího zařízení a aby se na povrch lázně vefukoval dmýchací trubicí kyslík s velkou kinetickou energií.For a number of applications, in particular in the case of corrosion-resistant chrome and chromium-nickel steels, with a content in% by weight. 10 to 40% chromium and 0 to 35% nickel, and with a low content of cobalt, copper, manganese, molybdenum, silicon, vanadium, tungsten, titanium, tantalum, niobium and nitrogen individually or in a mixture, a very low carbon content in the steel is desired. It is known that the carbon content of the steel can be controlled by refining processes which consist of injecting refining gas. It is also known to carry out decarburization under reduced pressure, i.e. in one of the known vacuum devices or containers. It has already been proposed that the melt in the ladle to be stripped of carbon be introduced into a standing decarburization apparatus and that oxygen with high kinetic energy is blown onto the bath surface by a blowing tube.

Nevýhodou při foukání kyslíku s,vysokou kinetickou energií ve vakuu je to, že vzniká poměrně malé ohnisko a že tedy je styková plocha kyslíku a taveniny relativně malá. Mimoto dochází při dopadu ostře omezeného proudu zkujňovacího plynu s vysokou kinetickou/ energií na povrch strusky a lázně к rozstřikování strusky a taveniny, které nepříznivě ovlivňuje životnost vyzdívky nádoby. Mimo to je obtížné regulovat tento proces, který nabývá v důsledku dosažitelného přesného složení taveniny a vzrůstajících nároků na kvalitu neustále větší význam.A disadvantage of oxygen blowing with high kinetic energy in vacuum is that a relatively small focus occurs and that the contact area of the oxygen and the melt is relatively small. In addition, when a sharply limited stream of high kinetic / energy refining gas flows on the surface of the slag and bath, slag and melt splashes adversely affect the life of the vessel lining. In addition, it is difficult to control this process, which is becoming increasingly important due to the achievable precise composition of the melt and the increasing quality requirements.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby legovaných ocelí vakuovým oduhličením, který podle vynálezu navrhuje dmýchat zkujňovací plyn s malou kinetickou dopadovou energií, kde tlaková složka energie dopadu dmýchaného proudu, kolmá к povrchu lázně je menší nežThese drawbacks are overcome by the vacuum decarburization process for alloyed steels which, according to the invention, proposes to blow a refining gas with a low kinetic impact energy, where the pressure component of the energy of the incoming jet blowing perpendicular to the bath surface is less than

19,6 Pa a dmýchá se aspoň částečně pod jiným než pravým úhlem к povrchu lázně. Tím se odstraní nedostatky dosavadních způsobů, totiž velké ztráty taveniny, zkrácení životnosti vyzdívky, obtíže při řízení postupu a nastavování taviči teploty v důsledku nekontrolované reakční rychlosti. Malá kinetická energie dopadu plynu, které se dosahuje velkou dopadovou plochou kyslíkového proudu na povrch lázně, zaručuje, že proud zkujňovacího plynu dopadá na povrch lázně měkce. Tím, že rychlost dopadu je malá, nedochází к rozstřikování roztavené oceli a strusky, takže se dosahuje vysokého výtěžku při zvýšené životnosti žáruvzdorné vyzdívky nádoby. Nízká dopadová rychlost plynu umožňuje spolehlivou regulaci procesu, takže se zabrání nežádoucímu přecházení chrómu do strusky.And is blown at least partially at a angle other than a right angle to the surface of the bath. This removes the drawbacks of the prior art processes, namely large melt loss, shortening of the lining life, difficulties in controlling the process and adjusting the melting temperature due to an uncontrolled reaction rate. The low kinetic energy of the gas impact, which is achieved by the large impact area of the oxygen stream on the bath surface, ensures that the reflow gas stream falls softly on the bath surface. Because the impact rate is low, molten steel and slag are not splashed, so that a high yield is achieved with an increased durability of the refractory lining of the vessel. The low impact velocity of the gas allows reliable process control, so that unwanted passage of chromium into the slag is prevented.

Zavádění zkujňovacího plynu pod jiným než 90° úhlem к povrchu lázně je výhodné proto, že se jím dosahuje větší styková plocha mezi proudem kyslíku a taveninou. Dále má způsob podle vynálezu tu výhodu, že zkujňovací plyn se dá zavádět do nádoby na jednom nebo několika místech pod libovolným úhlem. Plocha kolem střední osy nádoby, která se tím uvolní, se dá využít i pro jiné účely, například к měření, pozorování, к zavádění legovacích přísad, к odběru vzorků a podobně.The introduction of the refining gas at an angle other than 90 ° to the bath surface is advantageous because it provides a greater contact area between the oxygen stream and the melt. Furthermore, the method of the invention has the advantage that the refueling gas can be introduced into the vessel at one or more locations at any angle. The area around the center axis of the container which is thereby released can also be used for other purposes, such as for measurement, observation, introduction of alloying additives, sampling and the like.

Účelně se podle vynálezu vefukuje zkujňovací plyn do nádoby v několika vzájemně oddělených proudech se stejným nebo vzájemně odlišným úhlem dopadu na povrch lázně. Složka kinetické dopadové energie proudu nebo proudů plynu, která je kolmá к povrchu lázně, má výhodně hodnotu pod 19,6 Pa, může být však menší než 9,8 Pa a dokonce menší než 1,96 Pa. Pod pojmem kolmá složka se rozumí vektorové znázornění, podle něhož se kinetická energie dopadu šikmého dopadajícího proudu plynu rozděluje na složku rovnoběžnou s povrchem lázně v bodě dopadu a na složku kolmou к povrchu lázně.Suitably, according to the invention, the reflow gas is blown into the vessel in a plurality of separate streams with the same or different angle of incidence on the bath surface. The component of the kinetic impact energy of the stream (s) that is perpendicular to the bath surface is preferably below 19.6 Pa, but may be less than 9.8 Pa and even less than 1.96 Pa. The perpendicular component is a vector representation according to which the kinetic energy of the incidence of the oblique incident gas stream is divided into a component parallel to the bath surface at the point of impact and into a component perpendicular to the bath surface.

Průměrná složka dopadové rychlosti, kolmá к povrchu lázně, vztažená na fyzikální normální podmínky, má být účelně menší než 5 m.s“¹, měřeno těsně nad povrchem lázně ve vzdálenosti asi 50 mm. Tato kolmá složka však může být menší než 3,5 m.s ¹ a dokonce menší než 2 m.s“¹. Uvedené hodnoty jsou vztaženy na normální fyzikální podmínky, to znamená na teplotu 20 °C a tlak 0,1 MPa. Vynález bude vysvětlen na základě jednoho příkladu provedení.The average component of the impact velocity perpendicular to the surface of the bath relative to the physical normal conditions should be expediently less than 5 ms ^-1 , measured just above the surface of the bath at a distance of about 50 mm. However, this perpendicular component may be less than 3.5 ms ¹ and even less than 2 ms ^-1 . These values are based on normal physical conditions, i.e. 20 ° C and 0.1 MPa. The invention will be explained on the basis of one embodiment.

V elektrické peci byla tavenina oduhličena kyslíkem na obsah uhlíku 0,45 % hmot., potom odpíchnuta do pánve a přidáním legovacích přísad byl nastaven obsah chrómu na 18 % hmot, a obsah niklu na 10,5 % hmot. Ocelová tavenina byla dopravena s teplotou 1 610 °C do stojatého oduhličovacího zařízení a v něm zkujňována kyslíkem při tlaku 3,99 až 10,66 kPa. Kyslík byl dmýchán dmýchací trubicí, skloněnou к povrchu lázně pod úhlem 45°, s kinetickou dopadovou energií, jejíž kolmá tlaková složka byla 0,03 Pa, vztaženo na panující tlak a teplotu v oduhličovacím zařízení. Za těchto podmínek odpovídala dopadová plocha kyslíkového proudu na taveninu asi 60 % povrchu lázně. Po 18minutovém zkujňování byla teplota lázně 1 660 °C a lázeň měla podle analýzy obsah v % hmot.In the electric furnace, the melt was decarburized with oxygen to a carbon content of 0.45 wt%, then tapped into a ladle and the chromium content was adjusted to 18 wt% and the nickel content to 10.5 wt% by addition of alloying agents. The steel melt was transported with a temperature of 1610 ° C to a standing decarburization plant and refined therein with oxygen at a pressure of 3.99 to 10.66 kPa. Oxygen was blown through a lance inclined to the bath surface at an angle of 45 °, with a kinetic impact energy whose perpendicular pressure component was 0.03 Pa based on the prevailing pressure and temperature in the decarburization apparatus. Under these conditions, the impact area of the oxygen stream on the melt was about 60% of the bath surface. After 18 min refining, the bath temperature was 1660 ° C and the bath was analyzed as a% by weight.

0,006 % uhlíku0.006% carbon

17.7 % chrómu a17.7% chromium a

10.7 % niklu.10.7% nickel.

Uvedená analýza ukazuje, že spalování chrómu je při způsobu podle vynálezu zanedbatelně malé a že stačí provést nepatrnou korekci přídavnou přísadou dalších legovacích přísad. Způsobem podle vynálezu je kromě toho možné dosáhnout v poměrně krátkém čase při klidném průběhu zkujňování takových konečných obsahu uhlíku, které jsou žádoucí u chromových a chromniklových ocelí, pokud jde o vysokou odolnost proti korozi a dobrou svařovatelnost, aniž by docházelo к vysokým ztrátám chrómu a aniž by bylo třeba provádět složitá opatření.This analysis shows that the combustion of chromium in the process according to the invention is negligibly small and that it is sufficient to carry out a slight correction by the addition of additional alloying additives. In addition, the process according to the invention makes it possible to achieve, in a relatively short period of time, in a quiet refining process, those final carbon contents which are desirable in chromium and chromium-nickel steels for high corrosion resistance and good weldability without high chromium losses. complex measures would need to be implemented.

Způsob podle vynálezu lze provádět v zařízení, znázorněném jako příklad na výkrese, který ukazuje schematický svislý řez zařízením.The method according to the invention can be carried out in the apparatus shown by way of example in the drawing, which shows a schematic vertical section of the apparatus.

Zařízení sestává z vakuové nádoby 10 s odnímatelným víkem 11, kterým prochází výškově nastavitelná dmýchací trubice 12 na kyslík, připojená závitovou objímkou 13 na kyslíkové potrubí s regulačním ventilem 14. Dmýchací trubice 12 na kyslík je uložena ve víku 11 vzhledem к povrchu lázně pod úhlem odlišným od 90°, konkrétně pod úhlem 45°.The apparatus consists of a vacuum vessel 10 with a removable lid 11 through which a height adjustable oxygen lance 12 is connected, connected by a threaded sleeve 13 to an oxygen line with a control valve 14. The oxygen lance 12 is mounted in the lid 11 at an angle different from the bath surface. from 90 °, in particular at an angle of 45 °.

V blízkosti dna vakuové nádoby 10, to znamená v co největší vzdálenosti od místa výstupu kyslíku z ústí dmýchací trubice 12, vychází odsávací potrubí 15, které vede к neznázorněné vývěvě. Dmýchací trubice 12 dmýchá kyslík podle svého sklonu směrem od odsávacího potrubí 15, čímž se zabrání přímému odsávání kyslíku dmýchaného do vakuové nádoby 10.In the vicinity of the bottom of the vacuum vessel 10, i.e. as far as possible from the point of oxygen exit from the mouth of the lance 12, a suction line 15 extends to the vacuum pump (not shown). The lance 12 blows oxygen according to its inclination away from the suction line 15, thereby avoiding the direct suction of the oxygen blown into the vacuum vessel 10.

Vakuová nádoba 10 je opatřena přípojkou 16 netečného plynu, okrajovým těsněním 17 a stojanem 18 pro pánev 20. Víko 11 má ucha 12 sloužící к jeho zdvihání. U dna pánve 20 je uložena trysková vložka 21, od které jde potrubí 22 к přípojce 16 netečného plynu. Množství kyslíku vycházejícího z dmýchací trubice 12 se nastavuje regulačním ventilem 14. Při zkujňování způsobem podle vynálezu vzniká vhodně vytvořeným ústím dmýchací trubice 12 široce vějířový kyslíkový paprsek 23, jehož kinetická energie se při tomto postupu zmenšuje.The vacuum vessel 10 is provided with an inert gas connection 16, an edge seal 17, and a pan 18 for the ladle 20. The lid 11 has ears 12 for lifting it. At the bottom of the ladle 20 there is a nozzle insert 21 from which the conduit 22 goes to the inert gas connection 16. The amount of oxygen coming out of the lance 12 is adjusted by the control valve 14. In refining according to the invention, a suitably formed orifice of the lance 12 generates a large fan oxygen beam 23, the kinetic energy of which decreases in this process.

К rychlé výměně látek a vyrovnání koncentrace se tryskovou vložkou 21 přivádí do pánve _2_0 netečný plyn, kterým se lázeň promíchává.In order to rapidly exchange the substances and equalize the concentration, an inert gas is introduced into the ladle 20 through the nozzle insert 21, through which the bath is mixed.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for producing alloyed steels, in particular low carbon chromium and chromium nickel steels, by vacuum decarburization with a blowing gas blown onto the bath surface, characterized in that the blowing gas is blown with low kinetic impact energy, wherein the pressure component of this blowing energy or currents perpendicular to the bath surface is less than 19.6 Pa per volume unit and wholly or partially at an angle different from 90 ° to the bath surface.

2. Method according to claim 3, characterized in that the pressure component of the mean kinetic energy of the blowing jet incidence perpendicular to the surface of the bath lies below 9.8 Pa.

3. Method according to claim 3, characterized in that the pressure component of the mean kinetic energy of the blowing current is below 1.96 Pa.

4. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the perpendicular component of the mean blow velocity to the surface of the bath relative to normal physical conditions, i.e. 20 ° C and 0.1 MPa, lies just above the surface of the bath. 5 ms ” ¹ .

5. Method according to claim 6, characterized in that the perpendicular component of the mean impact velocity of the blown jet lies below 3.5 m.s.

6. The method according to items 6 and 7, characterized in that the perpendicular component of the mean impact velocity of the blown jet is below 2.0 ms ^-1 .