DE1811703A1

DE1811703A1 - Process for steel production in induction crucible furnaces and induction crucible furnace suitable for this

Info

Publication number: DE1811703A1
Application number: DE19681811703
Authority: DE
Inventors: Pautke Dr-Ing Heinz-Dieter; Pohl Dipl-Ing Ulrich
Original assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Current assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Priority date: 1968-11-29
Filing date: 1968-11-29
Publication date: 1970-06-11
Also published as: FR2024490B1; DE1811703B2; NO127016B; ZA697771B; BE741822A; IL33334A; IL33334A0; GB1246736A; LU59814A1; NL6918045A; SE363511B; JPS4938408B1; FR2024490A1; AT313948B; CH506039A

Description

Verfahren zur Stahlerzeugung in Induktions-Tiegelöfen und dafür geeigneter Induktions-Tiegelofen Process for steel production in induction crucible furnaces and a suitable induction crucible furnace

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stahlherstellung bei intensivem Stoff- und Wärmeaustausch zwischen der metallischen Schmelze und der spezifisch leichteren Schlacke in Induktions-Tiegelöfen, sie betrifft außerdem einen für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Induktions-Tiegelöfen.The invention relates to a method for making steel with intensive mass and heat exchange between the metallic melt and the specifically lighter one Slag in induction crucible furnaces; it also relates to one suitable for the method according to the invention Induction crucible furnaces.

In Induktions-Tiegelöfen, die zumeist einen zylindrischen Tiegel und eine umgebende zylindrische Induktionsspule aufweisen, wird bekanntlich im metallischen Einsatzgut eine elektrische Leistung induziert, die zum größten TeilIn induction crucible furnaces, the mostly a cylindrical crucible and a surrounding cylindrical induction coil have, as is known, an electrical power is induced in the metallic charge, most of which

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in Wärmeenergie und zu einem kleinen Teil in Bewegungsenergie umgesetzt wird. Die freigesetzte Wärmeenergie führt zu dem erwünschten Schmelzprozeß des metallischen Einsatzes, die Bewegungsenergie zu der für den Induktions-Tiegelofen charakteristischen Schmelzbadbewegung. In der Tiegelachse entsteht eine aufwärts gerichtete Strömung, die eine kuppenförmige relativ geringe Schmelzbadüberhöhung bewirkt, von der die Schmelze radial zur Tiegelwand und an dieser abwärts strömt. - In Materialien, die nicht leiten, werden keine Ströme induziert, sie können folglich auch nicht induktiv erwärmt werden.is converted into thermal energy and to a small extent into kinetic energy. The released thermal energy leads to the desired melting process of the metallic insert, the kinetic energy to that for the induction crucible furnace characteristic melt pool movement. An upward flow arises in the crucible axis, which causes a dome-shaped, relatively small weld pool elevation, from which the melt flows radially to the crucible wall and it flows downwards. - In materials that do not conduct, no currents are induced, they consequently cannot be heated inductively either.

Pur die Stahlherstellung ist, sofern nicht nur Eisen umgeschmolzen und mit Legierungsstoffen versetzt wird, die Reaktion der metallischen Schmelze mit einer nichtmetallischen, den Strom nur wenig leitenden Schlacke kennzeichnend. Die Schlacke hat die Aufgabe, im Stahl unerwünschte Begleitelemente aufzunehmen» Das ist nur möglich, wenn ein intensiver Stoff- und Wärmeaustausch zwischen der metallischen Schmelze und der spezifisch leichteren und deshalb auf dem Schmelzbad aufschwimmenden Schlacke stattfindet, so daß entsprechende metallurgische Arbeit geleistet werden kann»'Eine derartige metallurgische Arbeit ist in Induktlons-Tiegelöfen bisher üblicher Betriebsweise nur in beschränkte!« Umfang möglich* weil die nichtmetallische Schlacke indoht induktiv beheizt werden kann und dieSteel production is pure, if not just iron is remelted and mixed with alloys, the reaction of the metallic melt with a non-metallic, characterizing the stream with little conductive slag. The slag has the task of removing undesired accompanying elements in the steel take up »This is only possible if there is an intensive exchange of substances and heat between the metallic The melt and the specifically lighter slag, which therefore floats on the melt pool, takes place, so that appropriate metallurgical work is done can be '' Such a metallurgical work is previously usual operating mode in induction crucible furnaces only possible to a limited extent * because the non-metallic Slag indoht can be inductively heated and the

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Austauschfläche zwischen Bad und Schlacke klein ist. Aus diesem Grunde werden Induktions-Tiegelöfen im wesentlichen nur zum Umschmelzen weitgehend reiner Einsatzstoffe verwendet, bei denen dieses Schlackenproblem den Verfahrensablauf nicht beeinträchtigt.Exchange area between bath and slag is small. It is for this reason that induction crucible furnaces are essentially used only used for remelting largely pure starting materials, where this slag problem affects the process flow not affected.

Besondere Schwierigkeiten im Induktionsofenbetrieb treten auf, wenn Eisenschwamm als Einsatzmaterial - beispielsweise an Stelle von Schrott bei der Stahlherstellung verarbeitet werden soll. Eisenschwamm ist zwar ein Material von relativ hohem Reinheitsgrad, das für den Hüttenmann auch sonstige, bekannte Vorzüge aufweist. Eisenschwamm läßt sich aber praktisch nicht im Induktionsofen verarbeiten, da dieses Material, das spezifisch leichter als übliche Schlacke ist, und von der Schlacke nur teilweise benetzt wird, wegen seiner hohen Porosität eine schlechte Wärmeleitfähigkeit hat. Für ein schnelles und wirtschaftliches Einschmelzen von Eisenschwamm wird aber beim Einbringen in die Schlackenschicht eine hohe örtliche Überhitzung benötigt, wie sie im Induktionsofen nicht erreicht wird. Eisenschwamm ist daher für den Induktionsofen als Einsatzmaterial weitgehend ungeeignet.Particular difficulties in induction furnace operation occur when sponge iron is used as the feed material - for example to be processed instead of scrap in steel production. Sponge iron is a material, though of a relatively high degree of purity, which for the Hüttenmann also has other, well-known advantages. Sponge iron but practically cannot be processed in an induction furnace, as this material is specifically lighter than usual Slag is, and is only partially wetted by the slag, because of its high porosity a bad one Has thermal conductivity. For a quick and economical melting down of sponge iron, however, it is necessary when it is introduced A high level of local overheating is required in the slag layer, which is not achieved in an induction furnace will. Sponge iron is therefore largely unsuitable as an input material for the induction furnace.

Es sind allerdings Maßnahmen bekannt, den vorerwähnten Nachteileiner relativ kalten, weil nicht induktiv beheizten, und" damit reaktionsträgen Schlacke durch Zusatzbeheizung der Schlackenschicht mit einem darüber angeordnetenHowever, measures are known to counter the aforementioned disadvantage of a relatively cold, because not inductively heated, and "thus inert slag by additional heating of the slag layer with a layer above it

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Brenner, beispielsweise einem Plasmabrenner (vergl. deutsche Auslegeschrift 1 271 734), zu beheben. Diese Maßnahme ist jedoch aufwendig und erfordert ein zusätzliches Aggregat, welches das Verfahren kompliziert und einer großtechnischen Anwendung im Wege steht.Burner, for example a plasma burner (see German Auslegeschrift 1 271 734). This measure however, is expensive and requires an additional unit, which complicates the process and one large-scale application stands in the way.

Der Induktionstiegelofen üblicher Bauart und Betriebsweise erlaubt weder die wirtschaftliche Durchführung der für dieStahlherstellung erforderlichen metallurgischen Reaktionen mit intensivem Stoff- und Wärmeaustausch zwischen metallischer Schmelze und Schlacke, noch ermöglicht er das Einschmelzen spezifisch leichter Stoffe mit schlechter Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Eisenschwamm.,The induction crucible furnace of the usual type and mode of operation does not allow the economic implementation of the metallurgical required for steel production It still enables reactions with intensive mass and heat exchange between metallic melt and slag the melting down of specifically light substances with poor thermal conductivity, such as sponge iron.,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Induktions-Tlegelofen metallurgische Reaktionen und Vorgänge der vorstehend gekennzeichneten Art, insbesondere auch das Einschmelzen von Einsatzstoffen, wie Eisenschwamm, vorzunehmen.The invention is based on the object in an induction furnace Metallurgical reactions and processes of the type identified above, in particular also to melt down raw materials such as sponge iron.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stahlherstellung aus metallurgische Arbeit erfordernden sowie für das Einschmelzen ungünstigen Einsatzstoffen in Induktions-Tiegel« öfen, bei denen der zylindrische Tiegel von etier zylindrischen Induktionsspule umgeben ist. Die Erfindung besteht darin, daß ein so hohes Verhältnis der AnschlußleistungThe invention relates to a method for steel production from metallurgical work requiring and for melting down unfavorable feedstocks in induction crucible furnaces, in which the cylindrical crucible is cylindrical Induction coil is surrounded. The invention consists in having such a high connection power ratio

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der Induktionsspule zum Tiegelinhalt gewählt wird, daß sich im Tiegel um eine kuppenförmige Schmelzbadüberhöhung ein Kranzwirbel aus strömender Schlacke bildet, und daß während des Frischvorganges durch diesen Kranzwirbel unerwünschte Eisenbegleitelemente aufgenommen sowie spezifisch leichte Einsatzstoffe unter die Schlackenoberfläche gezogen werden. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, ^ daß die Anschlußleistung der Ofenspule und damit die im Tiegeleinsatz induzierte elektrische Leistung in bestimmten Verhältnissen zum Tiegelinhalt stehen muß, wenn eine Bad- und Schlackenbewegung erreicht werden soll, die entsprechende metallurgische Arbeit sowie das Einschmelzen spezifisch leichter Einsatzstoffe ermöglicht. Die Erfindung beruht weiter auf der Erkenntnis, daß eine solche Anschlußleistung der Induktionsspule gewählt werden muß, daß sich um eine beträchtliche kuppenförmige Schmelzbadüberhöhung ein Kranzwirbel aus strömender Schlacke bildet, denn ein solcher Kranzwirbel bedingt besondere Effekte, so insbes. den Einzug spezifisch leichter Einsätzstoffe unter die Sohlackensohicht. Mißt man das Passungsver- V mögen des Tiegels in Tonnen Stahl, so wird erfindungsgeraäß bei Verwendung von Strom einer Frequenz von 50 Hz z.B. eine spezifische Ansohlußleistung von mindestens 350 kW/t,besser von über 400 kW/t angewendet, um die beschriebene kuppenförmige Schmelzbadüberhöhung zu erreichen und die Ausbildung des Kranzwirbels sicherzustellen. Bei Verwendung andererThe induction coil is selected for the contents of the crucible so that a wreath vortex of flowing slag is formed in the crucible around a dome-shaped weld pool, and that unwanted accompanying iron elements are taken up by this wreath vortex during the refining process and specifically light ingredients are drawn under the slag surface. - The invention is based on the knowledge that the connection power of the furnace coil and thus the electrical power induced in the crucible insert must be in certain proportions to the crucible contents if a bath and slag movement is to be achieved, the corresponding metallurgical work and the melting down specifically easier Input materials made possible. The invention is further based on the knowledge that such a connection power of the induction coil must be selected that a wreath vortex of flowing slag is formed around a considerable dome-shaped molten bath elevation, because such a wreath vortex causes special effects, in particular the introduction of specifically lighter materials under the Sohlackensohicht . If you measure the fit of the crucible in tons of steel, then according to the invention, when using electricity at a frequency of 50 Hz, for example, a specific connection power of at least 350 kW / t, better of over 400 kW / t, is used to achieve the above-described dome-shaped weld pool elevation to achieve and to ensure the formation of the wreath vertebra. When using other

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Frequenzen ergibt sich die für austeiohende metallurgische Arbeit erforderliche Bedingung, daß der Quotient aus der spezifischen Anschlußleistung und der Quadratwurzel der Frequenz mindestens 42,5 betragen muß.Frequencies results from the for disengaging metallurgical Work required condition that the quotient of the specific connected load and the square root the frequency must be at least 42.5.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen führen zur Ausbildung einer erheblich größeren Schmelzbadüberhöhung in der Tiegelachse als üblicherweise gegeben und vor allem zu größerer Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Metalls, Dabei zeigt sich überraschend, daß die sich im Tiegelraum seitlich der im wesentlichen schlackenfreien ,Badkuppe ansammelnde Schlacke durch die starke Schmelzbadbewegung in einen zur Schmelzbadbewegungsrichtung entgegengesetzten Drehsinn versetzt wird. Die Schlacke steigt an der Tiegelwand aufwärts, bewegt sich radial von allen Seiten zur Mitte hin und strömt von der Stelle, an der sie an die Badkuppe heranreicht, mit dem Schmelzbad abwärts zur Tiegel· wand. Das ist ein Strömungsvorgang, der als Kranzwirbel bezeichnet wird» Laufend umgewälztes Schmelzbad und umgewälzte Schlacke bieten dabei einander immer neue Grenzflächen für den Stoff- und Wärmeaustausch, ao daß die Schlacke die unerwünschten Stahlbegleitelemente aufnimmt und durch das- Schmelzbad auf Stahltemperatur gehalten wird» Durch die vorbeschriebene Maßnahme einer spezifischen Ansohlufileistung von über 350 kW/t Ofenfassung - üfolietierwelse betragen die Ansohlußleistungan maximal 250 KW/t - wird also durch starke Bad- und SohlaoKen- . The measures proposed according to the invention lead to the formation of a considerably greater elevation of the molten bath in the crucible axis than is usually the case and, above all, to a greater flow velocity of the flowing metal.This surprisingly shows that the slag that collects in the crucible space on the side of the essentially slag-free, bath tip is caused by the strong movement of the bath is displaced in a direction of rotation opposite to the direction of movement of the melt pool. The slag rises up the crucible wall, moves radially from all sides towards the center and flows from the point at which it reaches the top of the bath with the molten bath down to the crucible wall. This is a flow process that is referred to as a wreath vortex »Continuously circulated molten bath and circulated slag offer each other ever new interfaces for the exchange of substances and heat, so that the slag picks up the unwanted steel accompanying elements and is kept at steel temperature by the molten bath» The above-described measure of a specific output of more than 350 kW / t of the furnace - the maximum output of foiling animals is 250 KW / t - is thus achieved by strong bath and SohlaoKen-.

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bewegung metallurgische Arbeit auf einfache Weise möglich. Die Badbewegung 1st so intensiv, daß Teile der Schlacke mit in die Stahlschmelze gerissen werden und mit dieser umlaufen. Das führt zu einer starken Vergrößerung der Grenzfläche von Bad und Schlacke, was den Stoffaustausch weiter begünstigt. Durch den intensiven Stoffaustausch (Λ nähern sich die Reaktionen zwischen Schmelzbad und Schlacke schnell dem Gleichgewichtszustand. Das erfordert die Einhaltung besonderer Verfahrensregeln bei der Stahlherstellung, insbesondere bei der Entfernung des Phosphors aus dem Stahl. Pur eine wirkungsvolle Entphosphorung darf der Kohlenstoffgehalt des Schmelsbades maximal nur 0,1, besser 0,OJ bis 0,07 Gew.-# betragen. Dies kann durch an sich bekannte Maßnahmen, wie Erzzugabe, Sauerstoffaufblasen u.a. erreicht werden. Zusammengefaßt geht man erfindungsgemäß so vor, daß die Einstellung des Kohlenstoffgehaltes des Schmelzbades auf die gewünschten Werte je nach den verwendeten Einsatzstoffen entweder durch oxydierende Maßnahmen, wie Erzzugabe, Sauerstoffblasen oder dergl., bzw. durch laufende W Zugabe von Kohlungsmitteln in an sich bekannter Weise bewirkt wird.movement metallurgical work possible in a simple way. The bath movement is so intense that parts of the slag are torn into the molten steel and circulate with it. This leads to a strong enlargement of the interface between bath and slag, which further promotes the exchange of substances. Due to the intensive exchange of substances (Λ , the reactions between the molten bath and slag quickly approach the state of equilibrium. This requires compliance with special procedural rules in steel production, especially when removing phosphorus from the steel , 1, better 0, OJ to 0.07 wt Values, depending on the raw materials used, are brought about either by oxidizing measures, such as the addition of ore, oxygen bubbles or the like, or by the continuous addition of carbonants in a manner known per se.

Spezifisch leichte Einsatzstoffe werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens der gegebenenfalls schlackenfrei gemachten Schmelzbadüberhöhung aufgegeben. Tatsächlich zeigt sich, daß bei kontinuierlicher, auf die augenblickliche Leistungsaufnahme der Spule abgestimmter Zugabe von spezifisch leichten, stückigen oder feinkörnigenSpecifically light starting materials are optionally slag-free in the process according to the invention made molten pool elevation abandoned. In fact it turns out that with continuous, on the instantaneous Power consumption of the coil, adjusted addition of specifically light, lumpy or fine-grained ones

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Einsatzstoffen, wie beispielsweise Eisenschwamm, auf die schlackenfreie Badkuppe der im übrigen mit einer Schlakkenschicht bedeckten Schmelze diese Einsatzstoffe durch die Badbewegung nicht in die Schlacke gespült werden und auf ihr aufschwimmen, sondern durch die gleichgerichtete Bewegung von Bad und Schlacke an der Badoberfläche der Badbewegung folgen und unter die Schlackenoberfläche gezogen werden. Sie befinden sich dann zwischen Bad und Schlacke und sind von einer turbulenten und dadurch reaktionsfreudigen Schmelze umgeben. Das Aufschmelzen erfolgt ohne Verzögerung. Die Zugabe auf die Badkuppe ist solange möglich, wie diese frei von Schlacke ist» Wenn sie die Badkuppe bedeckt, nimmt die Umwälzung der Schlacke ab, zugegebenes stückiges oder feinkörniges Material geringeren spezifischen Gewichts als das der Schlacke kann nicht mehr unter die Schlackenoberfläche gezogen werden. Vor weiterer Zugabe muß soweit abgeschlackt werden, daß die Badkuppe schlackenfrei wird. In diesem Zusammenhang ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der Einsatzstoffe kontinuierlich, unter Abstimmung auf die augenblickliche Leistungsaufnahme der Induktionsspule efolgt, wobei die zum Aufschmelzen benötigte Wärmemenge einschließlich Wärme zur Schlackenbildung und Reaktionswärmen gerade der in der Schmelze jeweils durch Induktion erzeugten Wärmemenge entspricht.Feedstocks, such as sponge iron, on the slag-free bath top of the melt, which is otherwise covered with a layer of slag, these feedstocks are passed through the bath movement will not be flushed into the slag and float on it, but rather through the rectified Movement of bath and slag on the bath surface of the bath movement follow and be pulled under the slag surface. You are then between the bath and the slag and are surrounded by a turbulent and therefore reactive melt. Melting takes place without Delay. The addition to the top of the bath is possible as long as it is free of slag »If it is the top of the bath covered, the circulation of the slag decreases, added lumpy or fine-grained material less specific gravity than that of the slag can no longer be drawn under the slag surface. before further addition must be slagged so far that the top of the bath is free of slag. In this context is the inventive method characterized in that the addition of the starting materials continuously, under Adjustment to the current power consumption of the induction coil follows, with the melting Required amount of heat including heat for slag formation and reaction heat, especially that in the melt corresponds to the amount of heat generated by induction.

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Die kontinuierliche, auf die augenblicke Leistungsaufnahme der Ofenspule abgestimmte Zugabe ermöglicht die Einhaltung einer konstanten Schmelzbadtemperatur und ermöglicht durch Einstellung der Schlackenzusammensetzung die Durchführung metallurgischer Reaktionen, Insbesondere der Entphosphorung, bereits während des Einschmelzens. Λ Durch Einstellung eines Kohlenstoffgehaltes des Sehmelzbades auf maximal 0,1, besser 0,05 bis 0,07 Gew.-^ und gegebenenfalls kontinuierliche Zugabe von Schlackenbildnern ist die Entphosphorung bereits mit dem Einschmelzen beendet. Die Einstellung des Kohlenstoffgehaltes des Schmelzbades auf die gewünschten Werte kann je nach den verwendeten Einsatzstoffen entweder durch oxydierende Maßnahmen, wie Erzzugabe, Sauerstoffblasen oder dergl., bzw. dirch laufende Zugabe von Kohlungsmitteln in an sich bekannter Weise bewirkt werden.The continuous addition, tailored to the current power consumption of the furnace coil, enables a constant melt bath temperature to be maintained and, by adjusting the slag composition, enables metallurgical reactions, in particular dephosphorization, to be carried out during the melting process. Λ By setting a carbon content in the clay bath to a maximum of 0.1, better 0.05 to 0.07 wt .- ^ and optionally continuous addition of slag formers, the dephosphorization is already completed with the melting. The adjustment of the carbon content of the molten bath to the desired values can, depending on the raw materials used, either be brought about by oxidizing measures, such as the addition of ore, oxygen bubbles or the like, or the continuous addition of carbonizing agents in a manner known per se.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Induktions-Tiegelofen, der für das erfindungsgemäße Verfahren tP besonders geeignet ist. Dieser Induktions-Tiegelofen ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Betrieb mit 50perio~ digem Wechselstrom die zylindrische Induktionsspule für eine Anschlußleistung von etwa 350 kW/t Ofenfassung oder auch höhere Anschlußleistung ausgelegt 1st und bei Verwendung anderer Frequenzen, wie oben beschrieben, verfahren wird.The present invention also relates to an induction crucible furnace, which is particularly suitable for the process tP according to the invention. This induction crucible furnace is characterized in that the cylindrical induction coil for a connected load of about 350 kW / t furnace socket or A higher connected load is also designed and if other frequencies are used, proceed as described above will.

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Besondere Vorteile und weitere Merkmale der Erfindung seien im Nachstehenden an dem Beispiel der Stahlherstellungsverfahren beschrieben:Particular advantages and further features of the invention are given below using the example of the steelmaking process described:

Bei der Stahlherstellung treten allgemein bekanntlich zwei unterschiedliche Phasen der Reaktion zwischen flüssigem Stahl und Schlacke auf. In der Frischperiode werden Eisenbegleitelemente höherer Sauerstoffaffinität oxydiert und in die Schlacke übergeführt. Dazu ist ein bestimmtes Oxydationspotential der Schlacke erforderlich. Es ist im wesentlichen durch den Gehalt an Eisen-II-oxyd gekennzeichnet. Besondere Maßnahmen sind in der Frischperiode nur zur Aufnahme des im Stahl gelösten Phosphors in die Schlacke erforderlich. Eine wirkungsvolle Entphosphorung erfordert bekanntlich möglichst tiefe Temperaturen von Bad und Schlacke, hohes Oxydationspotential sowie ausreichende Basizität (Verhältnis basischer zu saurer Oxyde) der Schlacke. In der Feinungsperiode wird der Schwefel aus dem Stahl entfernt. Pur seine Aufnahme muß die Schlacke reduzierend sein - geringe Gehalte an Eisen- II-oxyd - und einen hohen Gehalt an basischen Oxyden haben« Außerdem müssen Stahl- und Schlackentemperaturen möglichst hoch sein. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nähern sich aufgrund des intensiven Stoffaustausches von Stahlschmelze und Schlacke die Reaktionen schnell- der Gleieh- gewiohtselnstelXung, Ein hoher Kohlenstoffgehalt des BadesIt is well known that two different phases of the reaction between liquid steel and slag occur in steel production. In the fresh period, accompanying iron elements with a higher oxygen affinity are oxidized and transferred to the slag. This requires a certain oxidation potential of the slag. It is mainly characterized by the iron (II) oxide content. Special measures are only required in the fresh season to absorb the phosphorus dissolved in the steel into the slag. As is well known, effective dephosphorization requires the lowest possible temperatures of the bath and slag, a high oxidation potential and sufficient basicity (ratio of basic to acidic oxides) of the slag. During the refining period, the sulfur is removed from the steel. The slag must reduce its absorption purely - it has to have a low content of iron (II) oxide - and a high content of basic oxides. In addition, the steel and slag temperatures must be as high as possible. According to the method according to the invention, due to the intensive material exchange between molten steel and slag, the reactions rapidly approach the equilibrium position, a high carbon content of the bath

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bewirkt weitgehende Reduktion des Eisen-II-oxyds in der Schlacke. Dadurch wird in der Frischperiode die Phosphoraufnahmefähigkeit der Schlacke verringert. Die Schlackenmenge muß erhöht werden, was zusätzliche Schmelzenergie erfordert. In sinnvoller Nutzung der durch die Verwendung hoher spezifischer Anschlußleistungen gegebenen Möglichkeiten zur Steuerung der metallurgischen Reaktionen stellen sich die folgenden Arbeitsweisen dar, die Stahlerzeugung im Induktions-Tiegelofen auch aus unreinen Einsatzstoffen, die metallurgische Arbeit erfordern, ermöglichen. causes extensive reduction of iron (II) oxide in the Slag. This increases the ability to absorb phosphorus in the fresh season the slag decreases. The amount of slag must be increased, resulting in additional melting energy requires. In sensible use of the possibilities given by the use of high specific connection capacities The following working methods are used to control the metallurgical reactions: steel production in the induction crucible furnace also from impure raw materials that require metallurgical work.

a) Stahlerzeugung aus Schrotta) Steel production from scrap

Bei der Stahlerzeugung aus Schrott beginnt die Schlackenarbeit nach dem Einschmelzen bei Badtemperaturen, die nur wenig oberhalb der Liquidustemperatur liegen.In steelmaking from scrap, the slag work begins after melting at bath temperatures that are only are slightly above the liquidus temperature.

Zur Erzielung einer wirkungsvollen Entphosphorung wird ein Badkohlenstoffgehalt auf maximal 0,1 %, vorzugsweise 0,05 bis 0/07 % eingestellt. Dies kann durch bekannte Maßnahmen wie Erzzugabe, Sauerstoffaufblasen u.a. geschehen. Nach beendeter Entphosphorung wird die Frischschlacke entfernt. Die Schmelze wird sodann auf den gewünschten Endkohlenstoff gehalt des Stahls aufgekohlt bei gleichzeitiger ÜberhitzungTo achieve effective dephosphorization, a bath carbon content is set to a maximum of 0.1 %, preferably 0.05 to 0/07 % . This can be done by known measures such as adding ore, inflating oxygen, etc. After the dephosphorization is complete, the fresh slag is removed. The melt is then carburized to the desired final carbon content of the steel with simultaneous overheating

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Patentanwälte Dr. W. Andregewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Keifwiger Straße Patent attorneys Dr. W. Andregewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Keifwiger Strasse

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der Schmelze auf die erforderliche Abstichtemperatur. Wenn sich eine Entschwefelung als erforderlich erweist, wird durch Zugabe basischer Oxyde während des Einstellens des Endkohlenstoffgehaltes und der Abstichtemperatur eine Entschwefelungsschlacke gebildet. Während des Aufkohlens, Überhitzens und Entschwefelns der Schmelze ist durch eine besondere, am Induktions-Tiegelofen anzubringende Vorrichtung bekannter Bauart auf relativ einfache Weise die Möglichkeit gegeben, die Schmelze einer Vakuumbehandlung zu unterziehen und zu entgasen.the melt to the required tapping temperature. If desulphurization proves necessary, by adding basic oxides while adjusting the final carbon content and the tapping temperature a desulfurization slag is formed. During the carburizing, superheating and desulfurization of the melt is by a special device of known design to be attached to the induction crucible furnace in a relatively simple manner Way given the possibility to subject the melt to a vacuum treatment and to degas it.

Vorteilhafterweise wird mit einer im Tiegel verbleibenden Teilfüllung von etwa 50 bis 60 % des Tiegelvolumens gearbeitet und nur jeweils die zugeschmolzene Stahlmenge abgestochen, da die vom Füllungsgrad abhängige Leistungsaufnahme der Spule bei diesem Füllungsgrad bereits 70 bis 78 % der induzierbaren Leistung beträgt.It is advantageous to work with a partial filling of about 50 to 60 % of the crucible volume remaining in the crucible and only tapped the melted amount of steel, since the power consumption of the coil, which is dependent on the degree of filling, is already 70 to 78 % of the inducible power at this degree of filling.

b) Stahlerzeugung aus Eisenschwammb) Steel production from sponge iron

Der stückige,feinkörnige oder pulverförmige Eisenschwamm wird kontinuierlich auf die freie, nicht von Schlacke bedeckte Badkuppe in der Tiegelmitte zugegeben. Die Zugabe wird derart dosiert, daß die zum Aufschmelzen benötig» te Wärmemenge einschließlich Wärme für SchlackenbildungThe lumpy, fine-grained or powdery sponge iron is continuously added to the free, not covered by slag bath dome in the middle of the crucible. The addition is dosed in such a way that the amount of heat required for melting, including heat for slag formation

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und Reaktionswärmen gerade der in der Schmelze durch Induktion erzeugten Wärmemenge entspricht. Mit der Eisenschwammzugabe werden Schlackenbildner kontinuierlich zugegeben. Durch laufende Zugabe von Kohlungsmitteln werden die im Eisenschwamm enthaltenen Restoxyde in dem Maße reduziert, daß der Badkohlenstoffgehalt maximal 0,1 %, vorzugsweise 0,03 bis 0,07 % beträgt.and the heat of reaction corresponds precisely to the amount of heat generated in the melt by induction. With the addition of sponge iron, slag formers are added continuously. By continuously adding carbonants, the residual oxides contained in the sponge iron are reduced to such an extent that the bath carbon content is a maximum of 0.1 %, preferably 0.03 to 0.07 % .

Wenn die Schlacke die Badkuppe bedeckt, wird abgeschlackt. Frischen und Entphosphoren erfolgen während des Einschmelzens. Nach beendetem Einschmelzen ist auch der Prischprozeß beendet.When the slag covers the top of the bath, it is slagged off. Freshening and dephosphorization take place during the melting process. After the meltdown has ended, the prisch process is also ended.

Nach dem Entfernen der Frischschlacke wird die Schmelze auf den gewünschten Endkohlenstoffgehalt aufgekohlt und auf Abstichtemperatur überhitzt, wobei gleichzeitig Entschwefelung und gegebenenfalls Entgasung wie bei vorstehend beschriebenen Stahlerzeugung aus ausschließlich Schrott vorgenommen werden kann. Vorteilhaft wird auch aus den oben genannten Gründen mit einem im Tiegel verbleibenden Sumpf von etwa 50 bis 60 # der Tiegelfüllung gearbeitet. Es wird nur die Jeweils zugeschmolzene Stahlmenge abgestochen.After the fresh slag has been removed, the melt is carburized to the desired final carbon content and overheated to tapping temperature, with simultaneous desulfurization and possibly degassing as in the above steel production described can be carried out exclusively from scrap. Will also be beneficial for the reasons given above, with a sump remaining in the crucible of about 50 to 60 # of the crucible filling worked. Only the amount of steel that has been melted shut is tapped.

In Abänderung der oben beschriebenen Arbeitsweise kann vorteilhafterweise zur Verringerung der SchlackenmengeIn a modification of the procedure described above, it can advantageously be used to reduce the amount of slag

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ein Teil des Eisenschwammes von etwa 50 $ der Gesamtmenge zunächst ohne Zugabe γόη die Entphosphorung ermöglichenden Schlackenbildnern in den Tiegel eingebracht werden. Die Entphosphorung wird mit während der restlichen Eisenschwammzugabe nach vorherigem Abschlacken durch laufende Zugabe basischer Oxyde gebildeter Schlacke durchgeführt, wobei die Mengenverhältnisse so gewählt werden ₉ daß die gebildete Schlackenmenge gerade ausreicht, die zur Erreichung eines geforderten Mindestphosphorgehaltes im Stahl erforderliche Phosphormenge aufzunehmen«*a part of the sponge iron of about $ 50 of the total amount can initially be introduced into the crucible without adding γόη slag formers which enable dephosphorization. The dephosphorization is carried out with basic by continuous addition during the remainder of sponge iron addition after prior slagging oxide slag formed, wherein the quantitative ratios are selected so as ₉ that the amount of slag formed is just sufficient to accommodate the attainment of a required minimum phosphorus content in the steel required amount of phosphorus "*

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.In the following, the invention will be described in more detail with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment explained.

Die einzige Figur zeigt schematisch die Bewegungsvorgänge an der Badoberfläche bei einem Induktions-Tiegelofen^ in dem das erfindungsgemäße Verfahren verwirklicht wird.The single figure shows schematically the movement processes on the bath surface in an induction crucible furnace ^ in which the method according to the invention is implemented.

Der in der Induktionsspule 1 fließende Strom induziert in dem im Tiegel 2 befindlichen Stahlbad 5 eine elektrische Leistung. Radiale Druckkräfte bewirken die Ausbildung einer Schmelzbadüberhb'hung 4 in der Tiegelachse« Die metallische Schmelze folgt der Bewegungsrichtung 5» Durch Ankopplung wird die im Raum seitlich der Badkuppe befind»The current flowing in the induction coil 1 induces electrical power in the steel bath 5 located in the crucible 2. Radial pressure forces cause the training a molten bath overhang 4 in the crucible axis «Die metallic melt follows the direction of movement 5 »By coupling, the one located in the space to the side of the bath dome is»

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liehe Schlacke 6 im Drehsinn 7 laufend umgewälzt und
so der Kranzwirbel gebildet. Auf die Badkuppe 4 zugegebenes kleinstückiges Material 8, wie beispielsweise Eisenschwamm, wird durch die von der Bad- und Schlackenbewegung hervorgerufenen, gerichteten mechanischen Kräfte unter die Schlackenoberfläche zwischen Bad und Schlacke eingezogen.borrowed slag 6 continuously circulated in the direction of rotation 7 and
so the wreath vertebra is formed. Small pieces of material 8 added to the bath tip 4, such as sponge iron, for example, are drawn in under the slag surface between the bath and slag by the directed mechanical forces caused by the bath and slag movement.

Ansprüche:Expectations:

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Claims

Patent attorneys Dr. W. Andrefewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Strasse 36 - 16 - A η s ρ r ü c h e

1. Process for making steel from metallurgical Work requiring, compact input materials, such as Scrap, as well as from specifically light input materials that are unfavorable for melting down, such as, for example Sponge iron, in induction crucible furnaces, in which the cylindrical crucible is supported by a cylindrical induction coil is surrounded, characterized in that such a high ratio of the connected load of the induction coil for the contents of the crucible it is chosen that a crown-shaped vortex is located in the crucible around a dome-shaped molten pool elevation forms from flowing slag, and that during the refining process, undesirable accompanying iron elements through this wreath vortex and specifically light input materials are drawn under the slag surface.

2. The method according to claim 1, characterized in that at 50-period alternating current with a connection power of about 550 kW and more per ton of furnace socket worked and that when using other frequencies the quotient from the specific connection line and the square root of the frequency is at least 4 £ τ5-.

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3. The method according to claim 1 and 2 with the addition of specific lighter lumpy or fine-grained feedstocks, such as sponge iron, characterized in that abandoned the starting materials of the molten pool elevation, which may have been made slag-free by deslagging will.

4. The method according to claims 2 and J>, characterized in that the addition of the starting materials is carried out continuously, in coordination with the current power consumption of the induction coil, the amount of heat required for melting including heat for slag formation and reaction heat just through the melt Corresponds to the amount of heat generated by induction.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the carbon content of the molten bath is adjusted so that it is a maximum of 0.1 %, preferably 0.03 to 0.0? % amounts.

6. The method according to claim 5> characterized in that the adjustment of the carbon content of the molten bath to the desired values, depending on the raw materials used, either by oxidizing measures, such as ore addition, oxygen bubbles or the like Way is effected.

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7. The method according to claim 6, characterized in that a remainder of about 50 to 60% of the crucible filling is left from the finished melt when deviating in the crucible and in each case only the molten amount of steel is emptied from the crucible.

8. The method according to claim 7, characterized in that when using continuously added sponge iron as the feedstock through also continuous addition of the slag formers enabling dephosphorization, melting and refining can be carried out at the same time and the refining process at the end of the melting process is also ended.

9. The method according to claim 8 *, characterized in that when using sponge iron as feedstock, part of the sponge iron - of about 50 % - initially introduced into the crucible without the addition of slag formers enabling dephosphorization and after deslagging, during the addition of the remaining sponge iron , the dephosphorization is carried out by continuously adding basic oxides, the proportions being chosen so that the amount of slag formed is just sufficient to absorb the amount of phosphorus required to achieve a required minimum phosphorus content in the steel.

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10. Induction crucible furnace for carrying out the process according to claims 1 to 9 * with a cylindrical crucible and a cylindrical induction coil, characterized in that that the induction coil for 50-period alternating current and for a connected load of about 350 kW or more per ton of furnace socket.

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