DE102005028157A1 - Process for production of rust-free steel of ferritic AlSi steel based on molten pig iron and FeCr-Fe solids, useful in production of rust-free pig iron, involving reduction of pig ion in AOD converter permits - Google Patents
Process for production of rust-free steel of ferritic AlSi steel based on molten pig iron and FeCr-Fe solids, useful in production of rust-free pig iron, involving reduction of pig ion in AOD converter permits Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rostfreistahl der ferritischen Stahlgruppe AISI 4xx, insbesondere der Stahlgruppe AISI 430 auf der Grundlage von flüssigem Roheisen und FeCr-Feststoffen.The The invention relates to a method for the production of stainless steel the ferritic steel group AISI 4xx, in particular the steel group AISI 430 based on liquid pig iron and FeCr solids.
Die
Verwendung eines AOD-Konverters zur Herstellung von Edelstählen ist
bereits bekannt. So wird in der WO 02/075003 eine Kontrollmethode
beschrieben, basierend auf einer kontinuierlichen Abgasmessung in
Kombination mit einem Rechner und einem dynamischen Modell, mit
deren Hilfe die erforderlichen Blasraten von Sauerstoff und Inertgas
sowie die Stoffzusätze
gesteuert werden. Aus der
Rostfreistähle der ferritischen Stahlgruppe AISI 4xx werden konventionell prinzipiell aus arteigenem Schrott im EAF hergestellt und später dann im AOD Konverter zusätzlich legiert und entkohlt. Um die Anwendung von Roheisen hier zu nutzen, wird in einem Stahlwerk vorbehandeltes Roheisen mit eingeschmolzenem Schrott und Legierung außerhalb des Ofens in einer Pfanne vermischt und danach in den Konverter chargiert.Stainless steels of ferritic steel group AISI 4xx become conventional in principle made of special scrap in the EAF and later alloyed in the AOD converter and decarburized. To use the use of pig iron here is Cast iron pretreated in a steel mill with molten metal Scrap and alloy outside of Stove mixed in a pan and then charged in the converter.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, zur Herstellung von Rostfreistahl der ferritischen Stahlgruppe AISI 4xx, insbesondere der Stahlgruppe AISI 430 die bekannte AOD-Technologie zum Direktchargieren des Roheisens und des Nachlegierens im Konverter zu nutzen.outgoing From this prior art, the object of the invention is to for the production of stainless steel of the ferritic steel group AISI 4xx, in particular the steel group AISI 430 the well-known AOD technology for direct charging of pig iron and re-alloying in the converter too use.
Die gestellte Aufgabe zur Herstellung von Rostfreistahl der genannten Stahlgüte wird gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 mit den hintereinander durchgeführten Verfahrensschritten:
- – Herstellung des flüssigen Roheisens im Hochofen, DDD-Behandlung des Roheisens und Beschickung des AOD-Konverters mit schlackefreiem flüssigen Roheisen,
- – Erhitzen, Veredlung/Legierung und Reduktion des flüssigen Roheisens im AOD-Konverter,
- – Abschließende Anpassung/Einstellung der behandelten Stahlschmelze in der Schmelzstation,
- Aufheizen des nach der DDD-Behandlung mit einer extrem niedrigen Temperatur von nur ca. 1150°C dem AOD-Konverter zugeführten Roheisens durch Si-Oxidation mittels externer FeSi-Zugabe, alternativ durch Al-Oxidation,
- – Einstellung entsprechender Sauerstoffblasraten zur Vermeidung von Metallauswürfen aus dem AOD-Konverter,
- – Einstellung der Schlackenbasizität am Ende des Heizens vor der Zugabe der Legierungsmittel, um eine geeignete Schlackenviskosität zur reibungslosen Entfernung der Schlacke aus dem Konverter zu erreichen,
- – Abschlacken der Schmelze vor dem Entkohlungsvorgang, um das Aufblasen des O2-Blasstrahls auf die Schmelze mit hoher Effizienz zu ermöglichen.
- Production of molten pig iron in the blast furnace, DDD treatment of the pig iron and charging of the AOD converter with slag-free liquid pig iron,
- Heating, refining / alloying and reduction of the molten pig iron in the AOD converter,
- Final adjustment of the treated molten steel in the melting station,
- Heating the raw iron fed to the AOD converter after DDD treatment at an extremely low temperature of only about 1150 ° C. by Si oxidation by means of external FeSi addition, alternatively by Al oxidation,
- Setting appropriate oxygen blowing rates to avoid metal ejection from the AOD converter,
- Adjustment of slag basicity at the end of heating prior to the addition of the alloying agent in order to achieve suitable slag viscosity for smooth removal of the slag from the converter,
- - slagging the melt before the decarburization process to allow the blowing of the O 2 -blast jet on the melt with high efficiency.
Die an sich bekannte AOD-Technologie wird nach der Erfindung bei der Veredelung von Kohlenstoff-Flüssigstahl für die Herstellung wärme- und säurebeständiger Stahl- und Edelstahlsorten mit einem hohen Chromanteil eingesetzt. Das Verfahren kommt zur Ausführung, indem Sauerstoff und Inertgas (reaktionsträges Gas) zusammen durch Düsen in das Bad und zusätzlich Sauerstoff und Intergas mit einer Blaslanze von oben auf die Oberfläche des Bades geblasen werden. Das Ziel der Behandlung besteht darin, innerhalb eines optimalen Zeitraumes eine Schmelzcharge zu beenden, die beabsichtigte Abstichtemperatur und Zusammensetzung zu erreichen und die Chromverluste zu minimieren. Das erfindungsgemäße metallurgische Verfahren ermöglicht mit dem Verfahrensmodell die Behandlung einer Charge in der AOD-Anlage. Hierbei beobachtet, prognostiziert und steuert das metallurgische Verfahrensmodell die Behandlung, um die Schmelze/Charge mit den angestrebten Anforderungen zu beenden. Die angewandte Technologie und das Verfahrensmodell kalkulieren die Sollwerte für die Steuerung des eingeblasenen Sauerstoffes und die Materialzusätze entsprechend den Zielwerten der Stahlzusammensetzung und der Stahltemperatur, wobei die Berechnung auf dem laufenden Prozesszustand unter Berücksichtigung der vorher durch die praktischen Produktionsdaten definierten Restriktionen und Regeln beruhen.The known AOD technology is according to the invention in the Refining carbon-liquid steel for the Production of heat and acid-resistant steel and stainless steels with a high chromium content. The Procedure comes to execution, by combining oxygen and inert gas (inert gas) together through nozzles in the Bath and in addition Oxygen and Intergas with a lance from above on the surface of the Bathes are blown. The goal of the treatment is inside an optimal period of time to finish a smelting batch intended Tapping temperature and composition to achieve and the chrome losses to minimize. The metallurgical invention Procedure allows with the process model the treatment of a batch in the AOD plant. Here, the metallurgical process is observed, predicted and controlled Process model the treatment to the melt / batch with the end the desired requirements. The applied technology and the process model calculate the setpoints for the controller of the injected oxygen and the material additives according to the Targets of steel composition and steel temperature, where the calculation on the current process state under consideration the restrictions previously defined by the practical production data and rules are based.
Auf der Grundlage eines vorher durch die praktischen Produktionsdaten definierten Blasmusters und durch den für die Entkohlung und die Elementoxidation benötigten Sauerstoffbedarf werden dabei die Strömungsgeschwindigkeit und die Mischung des durch die unter der Oberfläche angeordneten Düsen und durch eine Blaslanze von oben in das Bad einzublasenden Prozessgases (Sauerstoff und Argon/Stickstoff) gesteuert und der Umschaltpunkt von Stickstoff auf Argon zur Erreichung des zulässigen Bereiches an Stickstoff im Stahl bestimmt.On the basis of a blowing pattern previously defined by the practical production data and the oxygen demand required for the decarburization and the element oxidation, the flow velocity and the Mi. controlled by the arranged below the surface nozzle and by a lance from above into the bath process gas to be blown (oxygen and argon / nitrogen) and determines the switching point of nitrogen to argon to achieve the permissible range of nitrogen in the steel.
Weiterhin bestimmt das metallurgische Verfahrensmodell die Menge an Schlackebildnern, Kühlschrott und Legierungen sowie den Ausgangspunkt für den Zusatz von Legierungen und die Beschickungsrate für den Legierungszusatz.Farther the metallurgical process model determines the amount of slag formers, cooling scrap and alloys as well as the starting point for the addition of alloys and the loading rate for the alloying additive.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Herstellung von Rostfreistahl der Stahlgruppe AISI 4xx, insbesondere der Stahlgruppe AISI 430 näher beschrieben. Die AISI 4xx-Technologie mit einer DDD-Verfahrenslinie und dem AOD-Konverter auf der Grundlage von flüssigem Roheisen und FeCr-Feststoffen ist in drei Hauptschritte unterteilt, nämlich
- – die Vorbehandlung des flüssigen Roheisens im Hochofen,
- – die Erwärmung, Veredelung und Legierung des flüssigen Roheisens im AOD-Konverter und
- – die abschließende Anpassung/Einstellung in der Schmelzstation.
- The pretreatment of the molten pig iron in the blast furnace,
- - The heating, refining and alloying of the molten pig iron in the AOD converter and
- - the final adjustment / setting in the melting station.
In
der
Vor
der Beschickung mit flüssigem
Roheisen werden dem AOD-Konverter
Nachfolgend
wird das erfindungsgemäße Verfahren
mit einer Behandlung der Stahlschmelze in einem AOD-Konverter
In
der
Die
Erhitzung des Flüssigmetalls
im AOD-Konverter
(Si) + 2(O) =(SiO2) mit
einer Enthalpie von 1 kg Si = 6,44 kWhThe heating of the liquid metal in the AOD converter
(Si) + 2 (O) = (SiO 2 ) with an enthalpy of 1 kg Si = 6.44 kWh
Als
Alternative dazu kann auch Aluminium wie folgt verwendet werden:
2(Al)
+ 3(O) = (Al2O3)
mit einer Enthalpie von 1 kg Al = 7,36 kWhAlternatively, aluminum may be used as follows:
2 (Al) + 3 (O) = (Al 2 O 3) with an enthalpy of 1 kg of Al = 7.36 kWh
Je nach weiteren Beigaben legierungsbildender Materialien muss die Zieltemperatur der Erwärmung von der weiteren Energiezuführung abhängen, die sich aus dem Entkohlungs- und Metalloxidationsprozess mit allen während der Behandlung einhergehenden Energieverlusten ergibt.ever after further additions of alloying materials, the Target temperature of heating from the further energy supply depend, resulting from the decarburization and metal oxidation process with all while the treatment associated energy losses.
Das Verhalten während dieses Behandlungsschrittes ist ähnlich dem während des ersten Blasschrittes im BOF-Prozess. Die Parameter, die während dieses Schrittes über die Qualität der Schaumbildung und über das Schlackeauslaufen entscheiden, sind ein hoher Kohleanteil, die Schlackebildner, die hohe Sauerstoffeinblasrate und die Entfernung der Blaslanze.The Behavior during This treatment step is similar during that the first blowing step in the BOF process. The parameters during this Step over the quality the foaming and over the slag runoff decide are a high proportion of coal that Slag formers, the high oxygen injection rate and the distance the lance.
Eine richtig gewählte Entfernung der Blaslanze und die Intensität, mit der Sauerstoff aus der oberen Blaslanze eingeblasen wird (Blasrate), verhindern das Austreten von Schlacke und sichern den optimalen Ablauf der Erwärmung.A properly chosen Removal of the lance and the intensity with which oxygen from the upper one Blow lance is blown (blow rate), prevent leakage of slag and ensure the optimal course of warming.
Der Wärmekreislauf wird wie folgt berechnet: Benötigter Energieinput = Energieinput aus der Si/Al-Oxidation – (Kühlenergie der schlackeformenden Materialien + Energieverluste).Of the Heat cycle is calculated as follows: required Energy input = energy input from the Si / Al oxidation - (cooling energy slag-forming materials + energy losses).
In
der
Nach
dem Verfahrensschritt des Erhitzens wird der AOD-Konverter
Die nachfolgende Veredelung des Metalls erfolgt, indem der Sauerstoff über die obere Blaslanze auf das Metall und eine Mischung aus Sauerstoff und Inertgas (Argon oder Stickstoff) durch Seitendüsen in die Charge geblasen wird. Das Verhältnis zwischen dem Sauerstoff und dem Inertgas ändert sich während des Blasprozesses, beginnend mit einer sauerstoffreichen Mischung.The subsequent refining of the metal takes place by the oxygen over the upper lance on the metal and a mixture of oxygen and inert gas (argon or nitrogen) through side jets in the Batch is blown. The relationship between the oxygen and the inert gas changes during the Blowing process, starting with an oxygen-rich mixture.
Diese Verfahrenstechnologie sichert die Erzielung eines geringen Kohlenstoffanteils, der günstig als Startbedingung für die danach einsetzende AOD-Behandlung mit einer minimalen Chrom-Oxidation ist. Alternativ kann das VOD-Verfahren (Vacuum Oxygen Decarburization) in der s. g. TRIPLEX-Technologie eingesetzt werden.These Process technology ensures the achievement of a low carbon content, the cheap as starting condition for the subsequent AOD treatment with minimal chromium oxidation is. Alternatively, the VOD method (Vacuum Oxygen Decarburization) in the S. G. TRIPLEX technology are used.
Während des Blasvorganges wird die Gesamtsauerstoffmenge ständig zwischen der oben befindlichen Blaslanze und den Seitendüsen aufgeteilt. Nach dem Arbeitsschritt der Veredelung wird die Behandlung mit der Schlackenreduzierung fortgesetzt, wobei beispielsweise auch eine Chromrückgewinnung aus der Schlacke vorgenommen wird. Durch die Zugabe von siliziumhaltigem Material, wie FeSi oder Aluminium, in das flüssige Metall und durch gutes Umrühren erreicht das Metall die gewünschte endgültige oder quasichemische Zusammensetzung, wobei allerdings noch Schwefel enthalten ist.During the Blowing process, the total amount of oxygen is constantly between the top Blowgun and the side nozzles divided up. After the finishing step, the treatment becomes continued with the slag reduction, for example, also a chromium recovery from the slag is made. By the addition of silicon-containing Material, such as FeSi or aluminum, in the liquid metal and by good Stir the metal reaches the desired final or quasi-chemical composition, but still containing sulfur is.
Auf
Grund der der hohen Schwefel-Konzentration sowohl in den Legierungsmitteln
als auch in den Schlackenbildnern muss die Behandlung des Edelstahls
mit einem separaten Entschwefelungsschritt abgeschlossen werden.
Die Effizienz dieser Behandlung hängt maßgeblich von einer hohen Desoxidationsgüte des flüssigen Metalls
ab, die durch eine Zugabe von Aluminium erreicht wird. Nach der Behandlung
erfolgt der Abstich der Charge zusammen mit einer Restmenge an Schlacke
in die Gießpfanne
Der Stahlveredelungsprozess wird erfindungsgemäß durch ein metallurgisches AOD-Modell geplant, überwacht, prognostiziert und gesteuert, um die Schmelze bzw. Charge in der geplanten Zusammensetzung und Temperatur herzustellen. Die wesentlichen Vorteile, die das AOD-Modell mit sich bringt, sind hierbei:
- Die Berechnung der Charge erlaubt die kostenoptimierte Auswahl der Legierungen und des Schrotts,
- – die Steuerung der Zieltemperatur,
- – die Erzielung einer hohen Leistung durch Prozesssteuerung und
- – eine Minimierung der Reduktionsstoffe.
- The calculation of the batch allows the cost-optimized selection of alloys and scrap,
- The control of the target temperature,
- Achieving high performance through process control and
- - Minimizing the reducing agents.
Während der Behandlung wird der aktuelle Zustand der Schmelze/Charge durch die verfügbaren zyklischen und Ereigniseingangsdaten beobachtet, die durch das zu Grunde liegende automatische System übermittelt werden.During the Treatment is the current state of the melt / batch through the available cyclic and event input data observed by the underlying automatic system transmitted become.
Bei Materialzugaben wird ihr Einfluss auf das Gewicht und die Zusammensetzung des Stahls und der Schlacke sowie auf die Stahltemperatur unter Berücksichtigung der material- und elementspezifischen Wirkungsfaktoren in Betracht gezogen. Die aktuellen Stahl- und Schlackezusammensetzungen werden unter Berücksichtigung der Zugaben und Verluste bei jedem Element und jedem Schlackebestandteil den Laboranalysen und -messungen vom Zeitpunkt der Probenahme an angeglichen.at Material additions will affect their weight and composition of steel and slag, as well as the steel temperature below consideration the material- and element-specific effect factors into consideration drawn. The current steel and slag compositions will be considering the additions and losses to each element and slag ingredient the laboratory analyzes and measurements from the time of sampling equalized.
Die wesentlichen Bestandteile des metallurgischen AOD-Modells sind die Berechnung des Zielmaterials, die Prognoseberechnung und die dynamische Modellberechnung.
- – Bei der Berechnung des Zielmaterials wird im Allgemeinen die Zugabe an Materialien für alle möglichen Behandlungsschritte kalkuliert, um die Stahltemperatur und -zusammensetzung zu steuern.
- – Bei der Prognosekalkulation wird die Behandlungsstrategie des AOD-Verfahrens berechnet. Das umfasst den gesamten AOD-Prozess mit dem aktuellen Zustand der Charge zu Beginn der Behandlung und endet nach dem Abstich. Entsprechend eines allgemeinen Behandlungszeitraumes wird die gesamte Behandlung einer einzelnen Charge mit allen notwendigen Prozessschritten und Probenahmen in Hinblick auf die gegebenen praktischen Daten geplant.
- – Das dynamische Modell berechnet die Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Energiebilanz sowie die Sollwerte für die Blasraten der Prozessgase.
- In calculating the target material, the addition of materials for all possible treatment steps is generally calculated to control the steel temperature and composition.
- - Forecasting calculates the treatment strategy of the AOD procedure. This includes the entire AOD process with the current state of the batch at the beginning of the treatment and ends after the tapping. According to a general treatment period, the entire treatment of a single batch with all the necessary process steps and sampling is planned with regard to the given practical data.
- - The dynamic model calculates the carbon, oxygen and energy balance as well as the setpoints for the blowing rates of the process gases.
Auf Grundlage der Bedingungen zu Beginn der Schmelze werden die Kohlenstoff-, Sauerstoff- und anderen relevanten Badkonzentrationen im flüssigen Stahl und die Temperatur während der Behandlungszeit berechnet.On Based on the conditions at the beginning of the melt, the carbon, Oxygen and other relevant bath concentrations in liquid steel and the temperature during the treatment time calculated.
In
den
- 11
- Hochofenblast furnace
- 22
- DDD-VorrichtungDDD device
- 33
- Pfannenofenladle furnace
- 44
- AOD-KonverterAOD converter
- 55
- Gießpfanneladle
- 66
- Gießmaschinecasting machine
Claims (8)
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|---|---|---|---|
| DE102005028157A DE102005028157A1 (en) | 2005-04-27 | 2005-06-17 | Process for production of rust-free steel of ferritic AlSi steel based on molten pig iron and FeCr-Fe solids, useful in production of rust-free pig iron, involving reduction of pig ion in AOD converter permits |
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Family
ID=37085160
Family Applications (1)
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| DE102005028157A Withdrawn DE102005028157A1 (en) | 2005-04-27 | 2005-06-17 | Process for production of rust-free steel of ferritic AlSi steel based on molten pig iron and FeCr-Fe solids, useful in production of rust-free pig iron, involving reduction of pig ion in AOD converter permits |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102005028157A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110724791A (en) * | 2019-09-04 | 2020-01-24 | 北京首钢国际工程技术有限公司 | Integrated process for smelting micro-carbon ferrochromium |
-
2005
- 2005-06-17 DE DE102005028157A patent/DE102005028157A1/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110724791A (en) * | 2019-09-04 | 2020-01-24 | 北京首钢国际工程技术有限公司 | Integrated process for smelting micro-carbon ferrochromium |
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