DD296708A5 - Verfahren zum chemischen aufheizen von stahlschmelzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum chemischen Aufheizen von Stahlschmelzen bei der Vakuumbehandlung in einer RH- oder DH-Anlage. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Stahlschmelze durch metallothermische Reaktion aufgeheizt werden kann. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz zum chemischen Aufheizen einer Stahlschmelze bei der Vakuumbehandlung in einer RH- oder DH-Anlage das zur metallothermischen Reaktion erforderliche Aluminium ueber das Legierungssystem der Vakuumanlage der Schmelze zugegeben und die dazu notwendige Sauerstoffmenge auszerhalb des Vakuumgefaeszes durch Einblasen mittels einer selbstverzehrenden Lanze durch die Grenzschicht Pfannenschlacke/Schmelze der Stahlschmelze zugefuehrt wird.{Aufheizen; Stahlschmelze; Vakuumbehandlung; Aluminium; Sauerstoff; Lanze}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum chemischen Aufheizen von Stahlschmelzen bei der Vakuumbehandlung in einer RH- oder DH-Anlage.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei der Behandlung von Metallbädern treten Temperaturverluste auf, die auf irgendeine Art und Weise kompensiert werden müssen. Diese Temperaturverluste machen, wo sie nicht mehr entsprechend den technologischen Anforderungen eine Weiterverarbeitung ermöglichen, ein Aufheizen der Schmelze erforderlich, oder die entsprechende Charge muß zurückgeführt werden, wodurch erhebliche Mehrkosten verursacht werden. Zum Aufheizen zu kalter Schmelzen ist die Ausnutzung exothermer Oxidationsreaktionen bekannt.

In der DE-PS 2228462 wird z.B. ein Verfahren zur Herstellung von niedrig gekohlten, hochchromlegierten Stählen beschrieben, bei dem durch Änderung der Frischbedingungen eine gezielte Oxidation sowohl des Kohlenstoffs als auch anderer Legierungselemente herbeigeführt werden kann mit der Möglichkeit, eine zu kalte Schmelze aufzuwärmen. Der für die Oxidation notwendige Sauerstoff wird dabei mittels einer wassergekühlten Blaslanze dem Vakuumgefäß zu geführt, wobei die Lanze vakuumdicht in den Behälter eingeführt wird. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß mit dieser Oxidation ein Verlust an Legierungsmitteln verbunden ist und zum Einblasen des Sauerstoffs in das Vakuumgefäß eine aufwendige und störanfällige Technik verwendet wird.

Gemäß der EP-PS 0263255 ist ein Verfahren zum gleichzeitigen Aufheizen und Reinigen von Metallbädern bekannt. Entsprechend dieser Veröffentlichung erfolgt das Aufheizen einer Stahlschmelze durch Einführen eines Fülldrahtes in das Metallbad, wobei die Metallhülle aus Stahl oder Aluminium besteht und die Füllung ein Gemisch aus einem metallischen Sauerstoffakzeptor und einem Sauerstofflieferanten ist. Die Zugabe von Aluminium für die Durchführung der metallothermischen Reaktion (4Al + 3O₂ —> 2AI₂O₃) bringt bei entsprechender Bemessung die notwendige Wärmemenge, welche an das Stahlbad übertragen wird und somit ein Aufheizen der Schmelze ermöglicht. Mit diesem Verfahren ist die für en ic bestimmte Temperaturerhöhung erforderliche Wärmeenergie durch eine genaue Bestimmung der Fülldrahtmenge möglich. Nachteil dieses Verfahrens ist der relativ hohe anlagentechnische Aufwand zum Einbringen des Fülldrahtes, der erhebliche Investkosten verursacht sowie die für einen raschen Aufheizeffekt und eine Homogenisierung notwendige Verwirbelung der Schmelze mittels eines am Gefäßboden eingeblasenen Spülgases.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Mängel des Standes der Technik zu beseitigen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Stahlschmelze durch metallothermische Reaktion aufgeheizt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zum chemischen Aufheizen einer Stahlschmelze bei der Vakuumbehandlung in einer RH- oder DH-Anlage das zur metallothermischen Reaktion erforderliche Aluminium über das Legierungssystem der Vakuumanlage der Schmelze zugegeben und die dazu notwendige Sauerstoffmenge außerhalb des Vakuumgefäßes durch Einblasen mittels einer selbstverzehrenden Lanze durch die Grenzschicht Pfannenschlacke/Schmelze dem Stahlbad zugeführt wird. Das Einblasen des für die exotherme Reaktion erforderlichen Sauerstoffs erfolgt gleichzeitig oder unmittelbar nach der Zugabe des Aluminiums, wobei zur Herstellung günstiger Reaktionsbedingungen der Sauerstoff vorzugsweise in den Bereich des Auslaufrohres des Vakuumgefäßes in die Schmelze eingeblasen wird. Die Menge des zuzuführenden Sauerstoffs wird in Abhängigkeit vom abzubauenden Al-Anteil in der Schmelze ermittelt, der sich wiederum nach dem zu realisierenden Temperaturanstieg richtet. Die zur Bestimmung des Temperaturanstiegs relevante Temperaturmessung wird vorzugsweise in der zweiten Hälfte der Vakuumbehandlungsdauer vorgenommen.

Mit diesem Verfahren ist es möglich, parallel zur Vakuumbehandlung einer Stahlschmelze Temperaturverluste einer Schmelze durch metallothermische Reaktion auszugleichen.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend an einem Beispiel zum Aufheizen einer Stahlschmelze von 228t während einer Vakuumbehandlung in einer RH-Anlage näher erläutert werden

Diese Stahlschmelze weist folgende Analyse auf:

C = 0,13% Si = 0,31 % Mn = 1,54% P = 0,019%

S =0,011% Al =0,029% V =0,064% H₂ =0,00065%

und wird zur Senkung des Wasserstoffgehaltes der Vakuumbehandlung unterzogen. Die dafür zur Anwendung kommende Technologie zur Behandlung der Stahlschmelze sieht eine Sollbehandlungszeit von 14min vor. Die Stahlschmelze soll anschließend auf einer Stranggießanlage vergossen werden, wozu eine Temperatur von 1 560-1 565°C bei Übergabe an den Gießbetrieb erforderlich ist. Nach einer Behandlungszeit von 9 min erfolgt eine Temperaturmessung, anhand derer über die Notwendigkeit des verfahrensgemäßen Aufheizens für die jeweilige Charge zu entscheiden ist. Ergibt diese Messung, daß unter Berücksichtigung des vorgesehenen weiteren Behandlungsablaufes eine Temperaturerhöhung erforderlich ist, um eine Zurückweisung der Charge durch den Gießbetrieb zu vermeiden, so ist die Höhe des Temperaturanstiegs zu ermitteln und die dafür notwendigen Einsatzmengen an Al und O₂ zu berechnen. In diesem Beispiel ergab die Messung eine Temperatur von 1 562⁰C, woraus sich eine notwendige Temperaturerhöhung von 10-12 K zur Einhaltung der vorgegebenen Gießtemperatur ergibt.

Für das Aufheizen der Schmelze von 228t um den ermittelten Temperaturbereich ist eine Al-Menge von ca. 92 kg erforderlich. Die Zuführung in das Vakuumgefäß erfolgte über das Legierungssystem der RH-Anlage in der 11. Min. der Vakuumbehandlung, wodurch sich der Al-Gehalt der Stahlschmelze rechnerisch auf 0,069% erhöhte. Gleichzeitig mit der Zugabe des Aluminiums, das in Form von Al-Häcksel zugesetzt wird, erfolgt das Einblasen von Sauerstoff über eine selbstverzehrende Lanze. Die Einblasdauer in diesem Beispiel betrug ca. 2 min bei einem O₂-Durchfluß von etwa 29Nm³/min und einem Druck von 0,70MPa. Die Lanzenöffnung der ständig nachgeführten selbstverzehrenden Lanze ist beim Einblasen unterhalb des Auslaufrohres fixiert, um eine gute Durchmischung der Reaktionselemente und damit ein effektives Aufheizen der ausströmenden Stahlschmelze zu ermöglichen. Nach Abschluß der Vakuumbehandlung für diese Charge nach der 14. Behandlungsminute wurde eine Temperatur des Stahlbades von 1 570⁰C gemessen und der Al-Gehalt anhand einer aus der Schmelze gezogenen Probe mit 0,032% bestimmt. Bis zur Übergabe an den Gießbetrieb wurde die Gießpfanne an einem Konditionierstand abgestellt und zur Abscheidung nichtmetallischer Einschlüsse und einer genauen Temperatureinstellung mittels Argonspülung abschließend behandelt.

Claims (2)

1. Verfahren zum chemischen Aufheizen von Stahlschmelzen bei der Vakuumbehandlung in einer RH- oder DH-Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminium über das Legierungssystem einer Vakuumbehandlungsanlage der Schmelze zugeführt und der zu dessen Verbrennung benötigte Sauerstoff während der Vakuumbehandlung außerhalb des Vakuumgefäßes durch die Grenzschicht zwischen dem flüssigen Stahl und darauf befindlicher Pfannenschlacke in die Schmelze eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff mittels einer selbstverzehrenden Lanze in die Schmelze eingeblasen wird.