DE1598830B2

DE1598830B2 - Verfahren zur Bestimmung des Endkohlenstoffgehaltes einer Stahlschmelze sowie Meßlanze zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1598830B2
Application number: DE1598830A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr.-Ing. Bardenheuer; Kurt Hagen; Paul-Guenther 3150 Peine Oberhaeuser
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1967-03-20
Filing date: 1967-03-20
Publication date: 1975-04-10
Also published as: BE712121A; AT304105B; LU55378A1; DE1598830A1; JPS5312839B1; NL6803846A; DE1598830C3; FR1556139A

Description

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von Meßlanzen kann am Kopf des Schaftes ein befe- und hat leitenden Kontakt mit zwei in der Halterung

stigtes, freistehendes Thermometer angeordnet sein, isoliert befestigten Kontaktstiften 6. Von den Kon-

dessen elektrische Zuleitungen durch den Schaft zu taktstiften 6 führt die Ausgleichsleitung 5 durch den

einem Anzeigegerät geführt sind. Schaft 1 zu einem nicht gezeichneten registrierenden

Auf Grund des ermittelten und des gewünschten 5 Anzeigegerät. Der Probenahmetiegel 3 ist mit einem

Kohlenstoffgehaltes am Schmelzenende läßt sich die Deckel 7 verschlossen, der mit einem Draht an der

noch notwendige Sauerstoffmenge bestimmen und Halterung 2 befestigt ist. Hat die Meßlanze in der

bei Konstanthaltung der Betriebsbedingungen die Schmelze die gewünschte Tiefe erreicht, wird die

restliche Schmelzenzeit über das zeitliche Angebot an Meßlanze festgehalten. In der Hitze schmilzt der

gasförmigem Sauerstoff festlegen. Dabei ist die rest- io Draht, der Deckel schwimmt auf und Stahl dringt in

liehe Schmelzenzeit eine Funktion kurz vor Schmel- den Tiegel. Durch Aluminium, das in den Tiegel ge-

zenende gemessenen und des angestrebten Kohlen- geben ist, wird der Stahl sofort beruhigt,

stoffgehaltes. Dem erfindungsgemäßen Verfahren dient ebenfalls

Durch die Kenntnis der gleichzeitig gemessenen eine etwas abgewandelte Meßlanze. Sie besteht aus Stahlbadtemperatur kann ferner der angestrebte End- 15 einem hohlzylindrischen, gekühlten Schaft 1. Unterzustand der Schmelze genauer festgelegt werden. So halb des Schaftkopfes ist ein Probennahmetiegel 8 so beeinflußt die Temperatur die Entkohlungsgeschwin- befestigt, daß der Schaft 1 den Tiegel 8 verschließt, digkeit und ist daher bei der Bestimmung der restli- Der Probenahmetiegel enthält seitlich zwei größere chen Blasezeit zu berücksichtigen. Ferner läßt sich Aussparungen 9, die durch je ein dünnes Blech 10 noch rechtzeitig der Wärmehaushalt der Schmelze 20 verschlossen sind. Wird die Meßlanze in die korrigieren. Schmelze eingetaucht, schmelzen die Bleche 10 auf,

Bisher war nämlich folgender Arbeitsablauf bei Stahl fließt in den Probenahmetiegel 8. Durch vorher

einer Probenahme erforderlich: in den Tiegel eingegebenes Aluminium wird der

Abstellen des Sauerstoffs, Ausfahren der Lanze, Stahl sofort desoxydiert. Ein in dem Schaft befestig-Kippen des Konverters, Probenahme, Aufrichten des 25 tes Thermoelement 11 ragt in den Tiegel hinein. Die Konverters, Einfahren der Lanze, Fortsetzung des Zuleitungen 12 (Ausgleichsleitung) des Thermoele-Blasprozesses. Bei einem 200-t-Konverter wird dafür mentes 11 sind durch den Schaft zu einem nicht geetwa eine Zeit von 1,5 min benötigt bei einer Ge- zeichneten registrierenden Anzeigegerät geführt,
samtblasezeit von etwa 18 min. Durch die Probe- Die Temperatur des Stahls wird durch ein zusätzlinahme während des Frischens kommt diese Zeit in 30 ches Thermoelement 13 bestimmt, das freistehend Fortfall, was eine Verkürzung der Blasezeit um etwa angeordnet und an der Halterung 2 befestigt ist. Die 8 % bedeutet. Hinzu kommt, daß sich in der Zeit, in Ausgleichs- bzw. Zuleitung 14 dieses Thermoelemender der Blassauerstoff abgeschaltet ist, der metallurgi- tes 13 ist durch den Schaft 1 zu einem nicht gezeichsche Reaktionsablauf in unkontrollierter Weise fort- neten Anzeigegerät geführt. Dieses Element wird bei setzt. Darunter leidet die Treffsicherheit hinsichtlich 35 beiden Ausführungsbeispielen verwendet,
des zu erzielenden Endkohlenstoffgehaltes und der Die beschriebene Meßlanze wird in den Konverter zu erzielenden Temperatur. Femer ist beim erneuten oder in ein anderes Frischgefäß geführt, bis der Lan-Ingangsetzen des Frischprozesses nach der bekannten zenkopf mit den Meßgeräten in die Schmelze einMethode innerhalb der Restblasezeit ein Ansteigen taucht. Die Messung geschieht kurz vor dem zu erdes FeO-Gehaltes in der Schlacke erforderlich, um 4° wartenden Schmelzenende, worunter ein Zeitpunkt den Blasprozeß und den Reaktionsablauf erneut voll zu verstehen ist, der bei etwa 90 % der Schmelzenin Gang zu bringen. Der erhöhte FeO-Gehalt der dauer liegt. Zum Beispiel erfolgt die Messung in Schlacke in dieser Zeit hat jedoch erstens eine Ver- einem Sauerstoffaufblaskonverter bei einer durchringerung des Ausbringens zur Folge und zweitens schnittlichen Schmelzendauer von 20 min etwa in der greift der hohe FeO-Gehalt in der Schlacke die Aus- 45 18. Minute. Beim Eintauchen der Meßlanze in das mauerung des Konverters in verstärktem Maße an. Stahlbad füllt sich der Probenahmetiegel mit Stahl Zusammenfassend ist also der technische Fortschritt und das im Tiegel angebrachte Thermoelement mißt bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise dahinge- die Temperatur der Stahlprobe bei ihrer Abkühlung, liend gegeben, daß die Blasezeit verkürzt wird, die Ihre Erstarrung ist nach wenigen Sekunden beendet, Treffsicherheit hinsichtlich Kohlenstoffgehalt und 50 so daß gleich nach dem Eintauchen der Meßlanze Temperatur bei Blasende optimal gestaltet wird, das und der Probenahme der Wert des Kohlenstoffgehal-Ausbringen durch verringerten FeO-Gehalt in der tes vorliegt.

Schlacke verbessert und die Haltbarkeit des feuerfe- Nach Maßgabe dieser sehr schnell und unmittelbar

sten Mauerwerkes des Konverters erhöht wird. gemessenen Werte wird der Endpunkt der Schmelze

An Hand eines Ausführungsbeispieles sei die er- 55 festgelegt. In die Bestimmung gehen noch die Form

findungsgemäße Vorrichtung beschrieben und daran des jeweiligen Frischgefäßes und die vorgegebenen

das Verfahren erläutert. örtlichen Betriebsbedingungen mit einem jeweils neu

F i g. 1 stellt die Meßlanze dar; zu bestimmenden Faktor ein. Zum Beispiel wurde

Fig.2 gibt ein weiteres Ausführungsbeispiel wie- für einen 40 t fassenden Sauerstoffaufblaskonverter

der. 60 gefunden, daß die restliche Schmelzenzeit nach der

Mit 1 ist der Schaft einer Meßlanze bezeichnet, die Probenahme der Beziehung
in ein Frisch- oder Schmelzgefäß einzuführen ist. Der

Lanzenschaft wird mit Wasser gekühlt. An dem Kopf Z = 0 93 ^¹

des Schaftes 1 ist eine Halterung 2 befestigt, die einen ' [C]₂
auswechselbaren Probenahmetiegel 3 aufnimmt. Im 65

unteren Teil des Tiegels ist in an sich bekannter folgt, wenn der gasförmige Sauerstoff 100 Nm³/min,

Weise ein Thermoelement 4 angebracht. Das Ther- der Abstand der Lanze von der Badoberfläche 1,2 m

inoelement ist durch den Boden des Tiegels geführt und der Kalksatz 60 kg/t Roheisen beträgt. Dabei ist

Z die Schmelzenzeit in Minuten, [C]₁ der Kohlenstoffgehalt des Stahles bei der Probenahme und [C]₂ der gewünschte Endkohlenstoffgehalt, beide in Gewichtsprozent. Die Beziehung gilt für den Fall, daß die Blasbedingungen konstant gehalten werden.

Das beschriebene Verfahren läßt sich beim Frischen von Roheisen zu Stahl besonders nach den Sauerstoffaufblasverfahren einsetzen. Hier erfolgt die Messung, ohne daß der Frischprozeß unterbrochen wird. Das Verfahren kann daher für die Automatisierung des Frischprozesses verwendet werden.

Die Vorrichtung kann auch mit Erfolg zur Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes von flüssigem Stahl in Herdöfen oder in der Gießpfanne verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung des Endkohlenstoffgehaltes einer Stahlschmelze, die durch Aufoder Einblasen von insbesondere reinem Sauerstoff gefrischt wird, wobei der Kohlenstoffgehalt kurz vor Schmelzende durch thermische Analyse einer Probe bestimmt, die Einleitung der thermischen Analyse mit der Probenahme erfolgt und danach das Ende der Schmelze festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenahme während des Frischens bei blasendem Konverter erfolgt.

2. Meßlanze zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen hohlzylindrischen, insbesondere gekühlten Schaft (1), an dessen Kopf eine Halterung (2) befestigt ist, die einen mit einem Deckel (7) verschlossenen Probcnahmetiegel (3) aufnimmt, in dem ein Thermoelement (4) angeordnet ist, dessen elektrische Zuleitungen (5) durch den Schaft (1) zu einem registrierenden Anzeigegerät geführt sind.

3. Meßlanze zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen hohlzylindrischen, insbesondere gekühlten Schaft (1), durch einen unterhalb des Schaftes (1) angebrachten Probenahmetiegel (8), der seitlich mit größeren, durch ein dünnes Blech (10) verschlossenen Aussparungen (9) versehen ist, und durch ein in den Tiegelarm hineinragendes Thermoelement (11), dessen elektrische Zuleitungen (12) durch den Schaft (1) zu einem registrierenden Anzeigegerät geführt sind.

4. Meßlanze nach den Ansprüchen 2 oder 3 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an dem Kopf des Schaftes (1) befestigtes, frei stehendes Thermoelement (13), dessen elektrische Zuleitungen (14) durch den Schaft zu einem Anzeigegerät geführt sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Endkohlenstoffgehaltes einer Stahlschmelze, die durch Auf- oder Einblasen von insbesondere reinem Sauerstoff gefrischt wird, wobei der Kohlenstoffgehalt kurz vor Schmelzende durch thermische Analyse einer Probe bestimmt, die Einleitung der thermischen Analyse mit der Probenahme erfolgt, sowie eine Meßlanze zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist ein Verfahren bekannt (VDI-Berichte Nr. 97, 1966, S. 85/92), bei dem der Kohlenstoffgehalt einer Stahlschmelze, die nach dem Sauerstoffaufblasverfahren gefrischt wird, kontinuierlich bestimmt wird. Dabei wird durch eine Messung der Menge und der Zusammensetzung des Abgases der Kohlenstoffgehalt der Schmelze als Differenz zwischen dem eingebrachten und dem abgebrannten Kohlenstoff bestimmt. Dieses Verfahren wird um so ungenauer, je größer der Kohlenstoffabbrand ist. Außerdem sind die Verzögerungszeiten der verwendeten Meß- und Anzeigegeräte verhältnismäßig hoch.

Ferner ist eine Vorrichtung bekannt (Steel 158, Nr. 15, S. 80/82), die eine schnelle Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes im Stahl ermöglicht. Die Vorrichtung arbeitet nach dem Prinzip der thermischen Analyse und besteht im wesentlichen aus einem auswechselbaren Tiegel, dessen unterer Teil mit einem Thermoelement versehen ist. In den Tiegel wird eine flüssige Stahlprobe gegossen, die mit einem Probelöffel aus einem Schmelzofen oder aus einem umgelegten Konverter entnommen und die im Löffel mit

ίο Aluminium beruhigt werden muß. Während der Abkühlung der Stahlprobe wird mit Hilfe des Thermoelementes die Abkühlungskurve aufgenommen, aus deren Verlauf direkt auf den Kohlenstoffgehalt geschlossen wird. Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß trotz der schnellen Bestimmungsmethode die Probenahme eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt. Weiterhin kann der Kohlenstoff der flüssigen Stahlprobe im Löffel oder während des Abgießens mit gleichzeitig geschöpfter Schlacke oder mit einem durch Reaktion mit dem Luftsauerstoff gebildeten Oxidfilm reagieren. Bei geringer Überhitzung des Stahles oberhalb seiner Liquidustemperatur kann dieser im Probenlöffel bereits so weit abkühlen, daß hier die Erstarrung beginnt und daher die Liquidustemperatur zur Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes im Tiegel nicht mehr erfaßt wird.

Es ist auch bereits bekannt und nach einem älteren Vorschlag (Aufsatz von Gorton/Wondris, »Rapid Determination of the Carbon Content in Liquid Steel by Liquids Point Determination« und DT-OS 16 48 964) möglich, eine Probe zu entnehmen und mit der Einleitung der thermischen Analyse zu beginnen, wenn sich der Probenahmekörper noch unterhalb der Oberfläche des Bades befindet.

Bei einem Stahlherstellungsprozeß nach der Aufoder Einblasmethode bedeutet das jedoch, daß für den Zeitraum der Probenahme der Frischprozeß unterbrochen und der Konverter zu kippen ist. Eine Verkürzung der Probezeit ist hierdurch nicht möglieh.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das/die geeignet sind, in kürzester Zeit den augenblicklichen Kohlenstoffgehalt einer Schmelze zu bestimmen, um danach den Zeitpunkt des Schmelzendes festzulegen und eine Verkürzung der Prozeßzeit zu erzielen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Probenahme während des Frischens bei blasendem Konverter erfolgt.

Die Meßlanze zur Durchführung des Verfahrens kann aus einem hohlzylindrischen, insbesondere gekühlten Schaft bestehen, an dessen Kopf eine Halterung befestigt ist, die einen mit einem Deckel verschlossenen Probenahmetiegel aufnimmt, in dem ein Thermoelement angeordnet ist, dessen elektrische Zuleitungen durch den Schaft zu einem registrierenden Anzeigegerät geführt sind.

Entsprechend einer anderen Lösung ist die Meßlanze zur Durchführung des Verfahrens gekennzeichnet durch einen hohlzylindrischen, insbesondere gekühlten Schaft, durch einen unterhalb des Schaftes angebrachten Probenahmetiegel, der seitlich mit größeren, durch ein dünnes Blech verschlossenen Aussparungen verschen ist und durch ein in den Tiegel-

arm hineinragendes Thermoelement dessen elektrische Zuleitungen durch den Schaft zu einem registrierenden Anzeigegerät geführt sind.
In weiterer Ausgestaltung beider Ausführungen