DE2026780C2

DE2026780C2 -

Info

Publication number: DE2026780C2
Application number: DE19702026780
Authority: DE
Inventors: Charles W. Finkl; Herbert S. Chicago Ill. Us Philbrick Jun.; Thomas E. Cleveland Ohio Us Perry
Original assignee: A Finkl & Sons Co Chicago Ill Us
Current assignee: A Finkl & Sons Co Chicago Ill Us
Priority date: 1970-04-21
Filing date: 1970-06-01
Publication date: 1988-06-23
Also published as: CA944567A; DE2026780A1; GB1346343A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vakuumbehandlung, insbesondere zur Vakuumentkohlung, von Chromstahlschmelzen mit mindestens 10% Cr unter gleichzeitiger Beheizung des Stahlbades, bei dem die in einem vorausgegangenen Prozeß gewonnene Stahlschmelze während der Vakuumbehandlung durch Lichtbögen, die mittels Dreiphasenstrom zwischen den drei Elektroden und dem Stahlbad erzeugt und betrieben werden, unter Verwendung von nicht abschmelzenden Elektroden erhitzt und gleichzeitig durch ein Spülgas, welches am Boden des Behandlungsgefäßes eingeleitet wird und durch die Schmelze nach oben strömt, umgerührt wird, und bei dem die Entkohlung unter Verwendung eines Sauerstoffgases erfolgt.The invention relates to a method for vacuum treatment, especially for vacuum decarburization of chrome steel melts with at least 10% Cr while heating the Steel bath, in which the previous process steel melt obtained during the vacuum treatment Arcs generated by three-phase current between the three Electrodes and the steel bath are generated and operated, heated using non-melting electrodes and at the same time by a purge gas, which is on the floor the treatment vessel is introduced and through the Melt flows up, is stirred, and in which the Decarburization is carried out using an oxygen gas.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der Literaturstelle "Proceedings of Electric Furness Conference, 1968, S. 109 bis 113" bekannt, wobei jedoch dieses bekannte Verfahren nicht speziell auf Chromstahlschmelzen abgestellt ist und spezielle Chromgehalte nicht angegeben sind. Nach diesem bekannten Verfahren soll bei ELC-Stählen zunächst der Kohlenstoffgehalt auf 0,2 bis 0,25% im Elektroofen abgesenkt werden, wobei oxydierbare Elemente, wie beispielsweise Chrom, vor Verlust geschützt werden sollen. Hierbei soll bei der Vakuumbehandlung eine Beibehaltung der Chromwerte ebenfalls möglich sein, indem diese aufgrund der hohen Temperaturen gehalten werden, die durch die Lichtbogenheizung aufrechterhalten wird. Bei diesen bekannten Verfahren erfolgt das Einblasen von Sauerstoffgas im Elektroofen unter athmosphärischem Druck, bis der C-Gehalt in einem Bereich zwischen 0,2 und 0,25 abgesenkt ist, was leicht im Elektroofen erfolgen kann. Anschließend wird die Schmelze in eine Vakuumbehandlungseinheit umgesetzt und bei einem Unterdruck zwischen 13.300 und 19.950 Pa ohne Einblasen von Wasserstoff durch Betreiben von Wechselstrom-Lichtbögen die Schmelze heiß genug gehalten, um sicherzustellen, daß die Kohlenstoff-Sauerstoff-Reaktion mit größerer Bevorzugung gegenüber der Chrom-Sauerstoff-Reaktion fortgesetzt wird.A method of this kind is from the literature reference "Proceedings of Electric Furness Conference, 1968, p. 109 to 113 ", but using this known method is not specifically geared towards molten steel and special chrome contents are not specified. After this In the case of ELC steels, the known method is said to be the carbon content lowered to 0.2 to 0.25% in the electric furnace are oxidizable elements, such as Chromium, to be protected against loss. Here should maintaining the chrome values during vacuum treatment may also be possible due to the high Temperatures are maintained by the arc heater is maintained. In these known methods oxygen gas is blown into the electric furnace under atmospheric pressure until the C content in one Range between 0.2 and 0.25 is lowered, which is easy can be done in the electric furnace. Then the melt implemented in a vacuum treatment unit and at one Negative pressure between 13,300 and 19,950 Pa without blowing in Hydrogen by operating alternating current arcs Melt kept hot enough to ensure that the Carbon-oxygen reaction with greater preference towards the chromium-oxygen reaction is continued.

Elektro- oder Lichtbögenöfen zum Schmelzen von Stahl, die mit Wechsel- bzw. Drehstrom arbeiten, sind seit langem bekannt. In diesen Öfen wird beispielsweise Stahlschrott unter Atmosphäreneinfluß geschmolzen. Es ist fernerhin bekannt, das Niederschmelzen von Titan und verwandten Metallen, wie Molybdän mit Hilfe eines Lichtbogens im Vakuum durchzuführen, wobei ein Lichtbogen zwischen dem niederzuschmelzenden Gut bzw. der Schmelze und der Elektrode gezogen wurde. Wegen der außerordentlichen Schwierigkeiten, bei niedrigen Drücken einen stabilen Lichtbogen bei handelsüblichen Stromfrequenzen aufrechtzuerhalten, fanden jedoch hierbei abschmelzende Elektroden Anwendung, welche sich selbst verzehrten und eine Zusammensetzung aufwiesen, durch die die Erzeugung einer großen Ionendichte während des Abschmelzens zur Aufrechterhaltung eines stabilen Lichtbogens sichergestellt war. Der Abschmelzelektrode mußten zu diesem Zweck entsprechende Zusätze zugegeben werden, (USA-Patentschrift 30 24 102 und Elektrowärme, Band 19, Juni 1961, Seite 227), welche in die Schmelze übergingen und deren Zusammensetzung beeinflussen. Außerdem ist bei selbstverzehrten Elektroden eine sehr aufwendige Steuereinrichtung notwendig, die die zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des Lichtbogens notwendigen Werte, wie die Vorschubgeschwindigkeit der Abschmelzelektrode, Spannung und Stromstärke einander anpaßt. Electric or electric arc furnaces for melting steel, the Working with alternating or three-phase current has been around for a long time known. For example, steel scrap is used in these furnaces melted under the influence of the atmosphere. It is also known the melting down of titanium and related metals, like molybdenum with the help of an arc in a vacuum perform, with an arc between the melted down Well pulled or the melt and the electrode has been. Because of the extraordinary difficulties at low pressures a stable arc with commercially available Maintaining current frequencies found however, here melting electrodes application, which consumed themselves and had a composition, through which the generation of a large ion density during of melting to maintain a stable Arc was ensured. The melting electrode appropriate additives had to be added for this purpose U.S. Patent 30 24 102 and electrical heating, Volume 19, June 1961, page 227), which are in the melt passed over and influence their composition. Furthermore is a very complex process for self-consumed electrodes Control device necessary to generate the and maintaining the arc necessary values, like the feed speed of the consumable electrode, Adjusts voltage and current strength.

Die Erfindung befaßt sich demgegenüber mit den Problemen der Vakuumbehandlung von in einem vorausgegangenen Arbeitsgang gewonnenen Stahlschmelzen. Die Erfindung geht dabei davon aus, daß bei der Vakuumentgasung von Stahl erfahrungsgemäß eine große Oberfläche des Stahlbades im Entgasungsgefäß notwendig ist und während der Entgasung das Stahlbad sehr stark schäumt und spritzt. Durch die abgestrahlte und abgeleitete Wärmemenge tritt daher ein erheblicher Temperaturverlust ein, der ersetzt werden muß, um einmal die Abstichtemperatur auf der notwendigen Höhe zu halten und zum anderen in vielen Fällen, um die bestimmten Temperaturgrenzen einzuhalten, welche für die Erzielung ausgewählter Stahlqualitäten erforderlich sind.In contrast, the invention addresses the problems vacuum treatment in a previous operation won steel melts. The invention goes assume that experience has shown in the degassing of steel a large surface of the steel bath in the degassing vessel is necessary and during the degassing Steel bath foams and splashes very strongly. By the radiated and the amount of heat dissipated therefore occurs significantly Loss of temperature that needs to be replaced the tapping temperature at the necessary level to hold and on the other hand in many cases to the particular Observe temperature limits which are necessary for the achievement selected steel grades are required.

Wegen der Schwierigkeiten der Aufrechterhaltung eines stabilen, in bezug auf die verwendete Stromart nicht näher beschriebenen Lichtbogens im Vakuum, welche durch das erwähnte heftige Kochen des Stahlbades bei der Vakuumbehandlung noch vergrößert werden, ist der Vorschlag bekannt geworden, die Vakuumentgasung in mehreren Stufen durchzuführen und eine Lichtbogenbeheizung nur in der Stufe mit dem niedrigsten Vakuum anzuwenden. (Österreichische Patentschrift 2 02 172).Because of the difficulties of maintaining one stable, not closer to the type of current used described arc in vacuum, which by the mentioned violent boiling of the steel bath during vacuum treatment the proposal is well known become to carry out the vacuum degassing in several stages and arc heating only in the stage with the lowest vacuum. (Austrian patent specification 2 02 172).

Eine derartige Arbeitsweise war jedoch technisch schwierig durchführbar, hinsichtlich der notwendigen Apparatur sehr aufwendig und ließ sich daher wirtschaftlich im großtechnischen Maßstab nicht durchführen.However, working in this way was technically difficult feasible with regard to the necessary equipment very complex and could therefore be economically large-scale Do not use the scale.

Ein weiterer bekannter Weg zum Ausgleich der bei der Vakuumbehandlung notwendigen Temperaturverluste bestand darin, die Stahlschmelze vor dem Abstich in die Vakuumeinrichtung zu überhitzen, um durch die Überhitzung einen gewissen Wärmevorrat zu schaffen. Eine derartige Arbeitsweise war jedoch infolge der zerstörenden Wirkung der angewandten hohen Überhitzungstemperatur auf die Auskleidung der Behandlungsgefäße sehr nachteilig und ließ sich technisch hinsichtlich der Einhaltung bestimmter Temperaturen nicht genau genug beherrschen.Another well-known way to compensate for vacuum treatment necessary temperature losses existed therein, the molten steel before tapping into the vacuum device to overheat to some degree by overheating To create heat reserves. Such a way of working However, due to the destructive effects of the applied high overheating temperature on the liner the treatment vessels very disadvantageous and could be technically with regard to the maintenance of certain temperatures don't master it enough.

Man hat schließlich auch schon versucht, eine Beheizung einer unter Vakuumbehandlung stehenden Strahlschmelze mit Hilfe von Wechselstromelektroden durchzuführen, bei denen der Lichtbogen zwischen den Elektroden gezogen wurde. Hierbei hat man auch schon die Elektroden so angeordnet, daß durch die Richtung ihres Eigenmagnetfeldes zu den Stromlinien des Lichtbogens dieser auf das Stahlbad hingelenkt wurde. (Stahl und Eisen, 1959, Seite 275). Trotzdem konnte hierbei eine technisch annehmbare und wirtschaftlich tragbare großtechnisch mögliche Erwärmung der Stahlschmelze nicht erreicht werden, weil einmal der Wärmeübergang zur Stahlschmelze zum größten Teil durch Strahlung erfolgte, hierdurch eine sehr große Erhitzung der umgebenden Wandungen nicht vermieden werden konnte und eine ausreichend gleichmäßige Durchwärmung der Stahlschmelze unter Einhaltung genauer Temperaturgrenzen nicht möglich war.After all, you have already tried heating a beam melt under vacuum treatment With the help of alternating current electrodes the arc was drawn between the electrodes. Here you have already arranged the electrodes so that by the direction of their own magnetic field to the streamlines of the arc is directed towards the steel bath has been. (Steel and iron, 1959, page 275). Still could a technically acceptable and economically viable possible heating of the molten steel on an industrial scale cannot be achieved because once the heat transfer to the Melting of steel was largely done by radiation, this causes a very large heating of the surrounding walls could not be avoided and a sufficient uniform heating of the molten steel in compliance precise temperature limits was not possible.

Wie bereits oben erwähnt, befaßt sich die Erfindung allgemein mit Verfahren und Vorrichtungen für die Herstellung von insbesondere rostfreiem Stahl, wobei besonders niedrige Kohlenstoffgehalte angestrebt werden. Der Ausdruck "besonders niedriger Kohlenstoffgehalt" ist hier benutzt, wie er allgemein in der Industrie Gültigkeit hat, nämlich zur Kennzeichnung eines Stahles (üblicherweise eines rostfreien Stahles), welcher einen Höchstkohlenstoffgehalt von 0,03% besitzt.As mentioned above, The invention is generally concerned with methods and devices for the production of especially stainless Steel, whereby particularly low carbon contents are aimed for will. The expression "particularly low carbon content" is used here as it is commonly used in industry Has validity, namely to identify a Steel (usually a stainless steel), which has a maximum carbon content of 0.03%.

Zur Erleichterung der Erläuterung und des Vergleiches wird nachstehend zunächst ein übliches Verfahren zur Herstellung von rostfreiem Stahl im Elektroofen beschrieben.For ease of explanation and comparison The following is a conventional method of manufacture described by stainless steel in the electric furnace.

Die Herstellung von rostfreiem Stahl in einem Elektroofen besteht im allgemeinen im wesentlichen aus vier Schritten, nämlichThe production of stainless steel in an electric furnace generally consists of four steps, namely

1. melting down,
2. decarburization,
3. Recover chromium and finally
4. Finishing, finishing or finishing.

Während der Stufe 1, dem Schmelzvorgang, wird eine Charge, normalerweise Schrott und/oder anderes übliches Chargiermaterial in dem Ofen niedergeschmolzen. Nach Beendigung des Schnellschmelzvorganges enthält die Schmelze wesentliche Mengen an Chrom, letzten Endes teilweise zu nennende Mengen an Mangan und Silizium, Molybdän und Nickel (falls erwünscht) und einen unerwünscht hohen Kohlenstoffgehalt. Der Kohlenstoffgehalt liegt beinahe immer über 0,2 und oft auch bei 1%. Die Stufe 2, die Entkohlung, wird heute häufig mit einer Sauerstofflanze durchgeführt. Bei dieser Arbeitsweise wird gasförmiger Sauerstoff für sich allein oder mit anderen Gasen gemischt, auf die Schmelze geblasen oder mit Lanzen in die Schmelze im Ofen eingeblasen, normalerweise auf die Schlacke, und zwar im wesentlichen unter atmosphärischem Druck und geeigneten Bedingungen für die Oxidation des Kohlenstoffes. Während der Entkohlung wird auf der Oberfläche der Schmelze eine normale Schlackendecke aufrechterhalten und unvermeidlich wird hierbei schließlich ein Teil des Chroms üblicherweise mindestens 2 bis 3% und manchmal auch sogar 8 bis 10% oxidiert und geht in die Schlacke.During stage 1, the melting process, a batch, usually scrap and / or other common charging material melted down in the furnace. After completion of the rapid melting process contains the melt essential Amounts of chromium, ultimately to be named in part Amounts of manganese and silicon, molybdenum and nickel (if desirable) and an undesirably high carbon content. The carbon content is almost always above 0.2 and often even at 1%. Level 2, decarburization, will often performed today with an oxygen lance. At This way of working becomes gaseous oxygen alone or mixed with other gases, on the melt blown or with lances into the melt in the furnace injected, usually on the slag, in the substantially under atmospheric pressure and suitable Conditions for the oxidation of carbon. While decarburization becomes a on the surface of the melt maintain normal slag blanket and inevitable eventually becomes part of the chrome at least 2 to 3% and sometimes even 8 to 10% oxidizes and goes into the slag.

Während des ersten Teiles des Sauerstoffblasens wird der Kohlenstoff verhältnismäßig leicht entfernt. Sobald jedoch der Prozeß fortschreitet, wird die Entfernung des Kohlenstoffes mehr und mehr schwierig und die letzten wenigen Prozente abwärts bis ungefähr 0,03% Kohlenstoff und darunter können nur mit erheblichen Schwierigkeiten entfernt werden und, wie man glaubt, nur bei einem erheblichen Verlust an Chrom.During the first part of oxygen blowing, the Carbon removed relatively easily. However, as soon as As the process progresses, the removal of the carbon more and more difficult and the last few Percent down to about 0.03% carbon and below can only be removed with considerable difficulty and, it is believed, only with a significant Loss of chromium.

In der Stufe 3, der Chromwiedergewinnung, wird das während des Schmelzens und der Entkohlung oxidierte Chrom aus der Schlacke wiedergewonnen, und zwar meist mit Hilfe eines Reduktionsmittels, welches eine größere Affinität zu Sauerstoff als Chrom besitzt, wie beispielsweise Silizium in der Form von Ferrosilizium, Ferrochromsilizium oder Ferromangansilizium.In stage 3, the chromium recovery, this becomes during of melting and decarburization, chromium oxidized from the Recovered slag, mostly with the help of a reducing agent, which has a greater affinity for oxygen as chromium, such as silicon in the mold of ferrosilicon, ferrochrome silicon or ferromanganese silicon.

Nach der Wiedergewinnung von Chrom, wird die Schlacke im allgemeinen entfernt und durch eine andere Schlacke auf der Schmelze während des Feinungsprozesses ersetzt. Während des Feinungsprozesses werden Analysen von der chemischen Zusammensetzung des Stahles genommen und sowohl chemische wie auch Temperaturregulierungen der Schmelze vorgenommen.After chrome is recovered, the Slag generally removed and replaced by another Slag on the melt during the refining process replaced. Analyzes are carried out during the refining process taken from the chemical composition of the steel and both chemical and temperature controls of the Melt made.

Nach Fertigstellen der Schmelze wird der Stahl gegossen, meist in Block- oder Ingotkokillen.After finishing the melt, the steel is poured, mostly in block or ingot molds.

Allgemein ist es jetzt in der Fachwelt anerkannt, daß der Elektroofen eine sehr wirksame Vorrichtung zum Schmelzen darstellt, aber eine sehr kostspielige und langsam arbeitende Einrichtung für die Entkohlung, die Wiedergewinnung von Chrom und den Feinungsprozeß.It is now generally recognized in the professional world that the Electric furnace a very effective device for melting represents, but a very expensive and slow working Device for decarburization, recovery of chrome and the refining process.

Aus der Literaturstelle "Iron and Steel Engineer" Mai 1966, Seiten 147, 148, ist die Wärmezufuhr zu einer Metallschmelze bekannt, während diese einer Spülgasbehandlung unter Vakuum unterzogen wird.From the reference "Iron and Steel Engineer" May 1966, pages 147, 148, the heat supply is one Metal melt is known while this is a purge gas treatment undergoes under vacuum.

Aus der Literaturstelle "Die Edelstahlerzeugung" 1950, Seiten 310 bis 311, ist bei einem technisch nicht vergleichbaren Gebiet, nämlich dem Umschmelzen im Vakuumofen die Zugabe eines oxidierenden Mediums bekannt. Die Literaturstelle befaßt sich ausschließlich mit Hochfrequenz- bzw. Niederfrequenzvakuumöfen. Bei diesem Umschmelzen wird ein in einem vorhergegangenen Verfahren erschmolzener und behandelter Stahl nach Erstarren ein zweites Mal in einem Niederfrequenz- oder Hochfrequenzofen geschmolzen. Dieses bekannte Verfahren ist zum Absenken des Kohlenstoffgehalts auf 0,01% lediglich im Labormaßstab oder bei sehr kleinen Chargengrößen geeignet, da die ausgesprochen milde Rührwirkung, die durch die elektrische Spulen erzeugt wird, in keinem Falle ausreicht, die Schmelze derartig heftig zu rühren, daß ein Aufreißen der Oberfläche gewährleistet ist, und daß das Ausbilden von Schlacke vermieden wird. Ferner wird beim Umschmelzen immer lediglich der gerade entstehende Teil der Schmelze dem Vakuum ausgesetzt, was sich in keiner Weise mit der Vakuumbehandlung einer vollständigen Stahlschmelze im großtechnischen Maßstab vergleichen läßt.From the reference "Die Edelstahlfertigungung" 1950, Pages 310 to 311, is technically not comparable Area, namely the remelting in a vacuum furnace the addition of an oxidizing medium is known. The literature reference deals exclusively with radio frequency or Low frequency vacuum ovens. With this remelting a more melted and treated in a previous process Steel after solidification a second time in one Low frequency or high frequency furnace melted. This known method is to lower the carbon content to 0.01% only on a laboratory scale or for very small ones Batch sizes suitable because the extremely mild stirring effect, which is generated by the electrical coils in is in no case sufficient to melt the melt so violently stir to ensure that the surface tears open and that the formation of slag is avoided. Furthermore, only the straight becomes when remelting resulting part of the melt exposed to the vacuum, which is in no way with the vacuum treatment of a complete Compare molten steel on an industrial scale leaves.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Art der Behandlung von Stahlschmelzen während der Vakuumbehandlung zu schaffen, welche nicht nur allen technischen Bedingungen der Vakuumbehandlung selbst gerecht wird, sondern auch wirtschaftlich im großtechnischen Maßstab und betriebssicher durchführbar ist und bei Chromstahlschmelzen mit extrem niedrigen Kohlenstoffgehalten zu erheblichen Einsparungen durch Vermeidung der Chromverluste führt.The invention has for its object a type of treatment of molten steel during vacuum treatment to create which not only all technical conditions the vacuum treatment itself, but also economical on an industrial scale and reliable is feasible and with chrome steel melts with extreme low carbon levels for significant savings by avoiding the loss of chrome.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung davon aus, daß einerseits unter Bedingungen der bei der Vakuumbehandlung heftig kochenden Schmelze ein Lichtbogen aufrechterhalten werden kann, wobei die Einwirkung der für die Erwärmung des Stahlbades notwendigen Temperaturen auf die Auskleidung möglichst zu beschränken ist und ferner dafür Sorge getragen werden muß, daß die Erwärmung der Stahlschmelze gleichmäßig unter möglichst geringem Zeitaufwand erfolgt. Hierbei sollen insbesondere rostfreie Stähle mit extrem niedrigen Kohlenstoffgehalten erzeugt werden.To achieve this object, the invention is based on that on the one hand under the conditions of vacuum treatment violently boiling melt maintain an arc can be the action of for heating of the steel bath necessary temperatures on the Lining is to be restricted as far as possible and also for this Care must be taken that the heating of the molten steel evenly with as little time as possible he follows. In particular, stainless steels should be included extremely low carbon levels are generated.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination gelöst. Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved in the claim 1 specified combination of features solved. Further advantageous details and further developments are in the Subclaims specified.

Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß die Oxidation von Chrom während der Entkohlung etwa nur auf 0,5% oder geringer gehalten wird und bei dem entsprechend die übliche Wiedergewinnung von Chrom entfällt. Ferner wird ein Übergang von oxidierbaren Bestandteilen in der Schmelze in die Schlacke hinein, wie beispielsweise Chrom, aber auch Mangan und Silizium im wesentlichen, wenn nicht in manchen Fällen vollkommen vermieden. Der Ausdruck "rostfreier Stahl" ist hierbei für Stähle benutzt, welche etwa 10% oder mehr Chrom enthalten, mit anderen Bestandteilen, wie sie im allgemeinen in den verschiedenen rostfreien Stahlsorten enthalten sind. Das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung sind für die Herstellung von rostfreiem Stahl eines außergewöhnlich niedrigen Kohlenstoffgehaltes, insbesondere mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,01%, geeignet. Die Erfindung ist besonders für die Herstellung von Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,01% geeignet, bei denen der Übergang von Chrom in die Schlacke zunimmt, je niedriger der Kohlenstoffgehalt absinkt, und zwar insbesondere unter 0,03%. Hierbei würde jede weitere Entkohlung aufhören, wenn nicht gemäß der Erfindung der Effekt eines Rührvorganges wirksam werden würde.The advantage of the invention is that the oxidation of chromium only about 0.5% during decarburization or less and in which the The usual recovery of chromium is eliminated. Furthermore, a Transition of oxidizable components in the melt in the slag into it, such as chrome, but also Manganese and silicon essentially, if not some Cases avoided completely. The expression "stainless steel" is used for steels which are about 10% or more Contain chromium with other ingredients as they generally contained in the various types of stainless steel are. The method and device according to the invention are one of a kind for the production of stainless steel low carbon content, especially with a carbon content of 0.01%. The invention is particularly suitable for the production of steels with one Carbon content of 0.01% suitable where the transition of chromium increases in the slag, the lower the carbon content drops, in particular less than 0.03%. This would result in any further decarburization stop if not according to the invention the effect a stirring process would take effect.

Das Verfahren der erwähnten Art ermöglicht eine weitgehende Anpassung hinsichtlich der Zugabe von Legierungselementen, der Homogenität der Schmelze hinsichtlich der Legierungsbestandteile, der Temperaturgradienten innerhalb des Gefäßes und eines geringeren Gehaltes an Sauerstoff und Wasserstoff in dem schließlich erzeugten Produkt. Gleichzeitig werden die mit der Überhitzung der Charge verbundenen Probleme im Schmelzofen vermieden, wie auch der damit verbundene erhöhte Verschleiß der Ausmauerung, wobei schließlich im gesamten die Verweilzeit im Elektroofen im Gegensatz zu üblichen Arbeitsweisen herabgesetzt ist.The method of the type mentioned allows a wide range Adjustment regarding the addition of alloying elements, the homogeneity of the melt with regard to the alloy components, the temperature gradient inside the vessel and a lower content of oxygen and hydrogen in the product ultimately created. At the same time, those with overheating problems in the furnace associated with the batch, as well as the associated increased wear the lining, finally the dwell time in the electric furnace in contrast to the usual working methods is reduced.

Diese und andere Vorteile der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, in welcher die Erfindung beispielsweise erläutert ist und aus der weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ersichtlich sind. These and other advantages of the invention are apparent from the Drawing can be seen in which the invention, for example is explained and from the further advantageous details the invention can be seen.

In der Zeichnung ist die Erfindung mehr oder weniger schematisch an einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigtIn the drawing, the invention is more or less schematic illustrated in some embodiments. It shows

Fig. 1 eine Vorrichtung für die Durchführung einer Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht; Figure 1 shows a device for performing an embodiment of the invention in plan view.

Fig. 2 eine Darstellung im wesentlichen gemäß der Linie 5-5 der Fig. 1; und Fig. 2 is a representation substantially along the line 5-5 of Fig. 1; and

Fig. 3 eine Darstellung im wesentlichen gemäß der Linie 6-6 der Fig. 1. Fig. 3 is a view taken substantially along the line 6-6 in FIG. 1.

Mit gleichen Zeichen sind in der Zeichnung gleiche Teile bezeichnet.With the same characters, the same parts are in the drawing designated.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in den Fig. 1 bis 3 veranschaulicht ist, weist die Vakuumtankeinrichtung 40 nur einen unteren Teil 11 und einen besonders ausgebildeten Deckelteil 41 auf. Ein Paar von Sauerstofflanzen sind bei 42, 43 angedeutet, wobei jede Lanze den Deckel 41 durch ein Gehäuse 44 durchdringt und an ihrem äußeren Ende 45 an eine Sauerstoffzufuhrleitung 46 angeschlossen ist, welche zu einer geeigneten Sauerstoffquelle 47 führt. Der Deckel 41 weist ein Hitzeschild 48 auf, welcher bei 49 Öffnungen zur Aufnahme der Sauerstofflanzen 42 besitzt.In the exemplary embodiment of the invention, as illustrated in FIGS. 1 to 3, the vacuum tank device 40 has only a lower part 11 and a specially designed cover part 41 . A pair of oxygen lances are indicated at 42, 43 , each lance penetrating the cover 41 through a housing 44 and being connected at its outer end 45 to an oxygen supply line 46 , which leads to a suitable oxygen source 47 . The cover 41 has a heat shield 48 which has 49 openings for receiving the oxygen lances 42 at 49 .

Lichtbogenelektroden sind allgemein mit 50, 51 und 52 bezeichnet. Die Elektroden 50 und 51 besitzen untere Teile 53, 54, welche mit einer Schraubenverbindung oder einer anderen geeigneten Befestigung mit Zwischenstücken 55, 56 verbunden sind, welche durch einen Rohraufsatz 57 im Deckel hindurchgehen und mit einem geeigneten Querhaupt 58 verbunden sind. Jede Elektrode ist an eine Wechselstromquelle angeschlossen, beispielsweise durch Leitungen 59, 60 und 61 an einen Transformator 62. Eine Thermoelement- und Probenehmereinheit ist allgemein mit 64 bezeichnet. Diese Einheit weist einen Dichtungsflansch 65 auf, welcher in Dichtungsverbindung mit einem Flansch 26 am oberen Ende eines Rutschenschachtes 67 ist. Ein Zugabetrichter ist mit 68 bezeichnet und weist eine Zugabetür 69 auf und Zuführöffnung zum unteren Ende der Einheit 64.Arc electrodes are generally designated 50, 51 and 52 . The electrodes 50 and 51 have lower parts 53, 54 , which are connected by a screw connection or other suitable fastening to intermediate pieces 55, 56 , which pass through a tubular attachment 57 in the cover and are connected to a suitable crosshead 58 . Each electrode is connected to an AC power source, for example through lines 59, 60 and 61 to a transformer 62 . A thermocouple and sampler unit is generally designated 64 . This unit has a sealing flange 65 , which is in sealing connection with a flange 26 at the upper end of a chute shaft 67 . An addition funnel is designated 68 and has an addition door 69 and feed opening to the lower end of the unit 64 .

Die Thermoelement- und Probenehmereinheit und der Zugabetrichter 68 sind vakuumdicht ausgeführt und ihre Innenräume können oder können auch nicht, das hängt ganz von ihrer Bauart ab, mit dem Inneren des Vakuumbehälters 40 kommunizieren, so daß ein Vakuum, das im Vakuumtank herrscht, auch gleichzeitig auf die Probenehmereinheit 64 und den Zugabetrichter 68 wirkt. Die Gießpfanne 72 weist einen Schieberverschluß 33 auf und Rührmittel 73, 74. Die Rührmittel bestehen in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei porösen feuerfesten Steinen, welche im wesentlichen unmittelbar in der Projektion der Achse der Elektroden 50 und 51 angeordnet sind und so ausgebildet sind, daß sie mit einer geeigneten Quelle von Reinigungsgas in Verbindung gebracht werden. Weitere Einzelheiten des Heizsystems mittels Lichtbogen und den Elektrodenanordnungen sind beschrieben in den gleichlaufenden USA-Patentanmeldungen 4 62 559 und 5 75 897 (deutsche Patentanmeldung P 15 65 534.2), auf welche hiermit Bezug genommen wird, um auf die Bauart und Anordnung im einzelnen und ihre Wirkungsweise zu verweisen.The thermocouple and sampler unit and the addition funnel 68 are designed to be vacuum-tight and their interiors may or may not, depending on their design, communicate with the interior of the vacuum container 40 , so that a vacuum that is present in the vacuum tank is also released at the same time the sampling unit 64 and the addition funnel 68 act. The ladle 72 has a slide closure 33 and stirring means 73, 74. The stirring means consist in this embodiment of two porous refractory bricks, which are arranged substantially directly in the projection of the axis of the electrodes 50 and 51 and are designed so that they associated with a suitable source of cleaning gas. Further details of the heating system by means of arcing and the electrode arrangements are described in the co-current US patent applications 4 62 559 and 5 75 897 (German patent application P 15 65 534.2), to which reference is hereby made to the type and arrangement in detail and their To refer to the mode of action.

Eine Charge eines chromenthaltenden Eisens oder eine Eisenlegierung, wie beispielsweise Typ 304 L eines rostfreien Stahls wird in einem Lichtbogenofen niedergeschmolzen. Vorzugsweise wird der Kohlenstoffgehalt der Charge bis zu dem Punkt gesenkt, bis zu welchem eine wesentliche Abnahme des Kohlenstoffgehaltes erreichbar ist, ohne daß eine wesentliche Oxidation des Chroms in der Charge eintritt. Es wird unterstellt, daß eine Entkohlung im Ofen bei üblicher Arbeitsweise, wie beispielsweise im Sauerstofflanzenverfahren, Anwendung finden kann, um den Kohlenstoffgehalt in den Bereich von etwa 0,20‰ oder sogar etwas darunter, wie beispielsweise zu 0,1 bis 0,2 Kohlenstoffgehalt zu bringen. Eine Herabsetzung des Kohlenstoffgehaltes bis zu diesem Punkt kann im Lichtbogenofen im allgemeinen verhältnismäßig leicht erreicht werden, ohne daß eine wesentliche Oxidation von Chrom eintritt.A batch of chromium-containing iron or an iron alloy, such as type 304 L of a stainless steel Steel is melted down in an arc furnace. Preferably the carbon content of the batch up to Lowered the point up to which a significant decrease in the Carbon content is achievable without being essential Oxidation of the chromium occurs in the batch. It will assumes that decarburization in the furnace in the usual way, such as in the oxygen lance process, Can be applied to the carbon content in the range of about 0.20 ‰ or even slightly below, like for example, to bring 0.1 to 0.2 carbon content. A reduction in the carbon content up to this Point can generally be proportionate in the arc furnace can be easily achieved without being essential Oxidation of chromium occurs.

Die Schmelze wird sodann in einen geeigneten Behandlungsbehälter abgestochen, so beispielsweise in eine übliche Gießpfanne. Wenn nur eine kurze Zeit des Aufenthalts in der Behandlungsstation vorgesehen ist, kann eine übliche Gießpfanne mit einem üblichen Stopfen Anwendung finden. Wenn irgendeine längere Verweilzeit in der Vakuumbehandlungskammer vorgesehen ist, wie beispielsweise 30 oder 45 Minuten oder mehr, so ist es vorzuziehen, hierbei einen Schieberverschluß anzuwenden bzw. eine Gießpfanne mit einem derartigen Verschluß, wie es in der Zeichnung angedeutet wurde.The melt is then placed in a suitable treatment container tapped, for example in a conventional one Ladle. If only a short time of stay in the treatment station is provided, a conventional one Use a ladle with a normal stopper. If there is any longer dwell time in the vacuum treatment chamber is provided, such as 30 or 45 Minutes or more, it is preferable to do one Use slide closure or a ladle with a such closure, as indicated in the drawing has been.

Während der Behandlung der Schmelze wird diese gleichzeitig der Einwirkung des Vakuums der Umrührung mit Spülgas, wie es in den Figuren dargestellt ist, und dem Aufblasen von Sauerstoff mit einer Lanze ausgesetzt.During the treatment of the melt, this becomes simultaneous the action of the vacuum of stirring with purge gas, such as it is shown in the figures and exposed to the inflation of oxygen with a lance.

Wenn auch in dem unteren Teil der Gießpfanne nur ein poröser Stein in dem dargestellten Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist, sei doch erwähnt, daß ein oder mehrere derartige Zuführungssteine für Reinigungsgas entweder in den Seitenwandungen oder in gewissen Abständen im Boden der Gießpfanne Anwendung finden können. Es sei fernerhin erwähnt, daß bei diesem Arbeitsverfahren der Hauptzweck des Rührens darin besteht, Teile der Schmelze, welche noch reich an Kohlenstoff sind, an die Oberfläche zu bringen, wo sie der Oxidation durch den gasförmigen Sauerstoff unterworfen werden. Im Zusammenhang damit soll fernerhin durch das Aufrühren der Schmelze auch ein Aufreißen der Schlacke und im Zusammenhang damit erreicht werden, daß die reine Schmelze mit dem oxidierenden Medium in Berührung gebracht wird. Wenn ein derartiges Aufreißen der Schlacke nicht erreicht werden kann, kann die Schlacke, welche entweder noch von dem vorhergehenden Schmelzprozeß im Ofen herrührt oder sich während der vorstehend beschriebenen Behandlung bildet, beispielsweise durch Chromoxidreaktionen, den Entkohlungsprozeß verhindern. Ein weiterer wesentlicher und bedeutsamer Zweck des Aufrührvorganges besteht darin, gleichmäßige Temperaturbedingungen innerhalb der Schmelze und eine gleiche Verteilung der Legierungselemente zu erreichen.Even if only a porous one in the lower part of the ladle Stone illustrated in the illustrated embodiment , it should be mentioned that one or more such Feed stones for cleaning gas either in the Side walls or at certain intervals in the bottom of the Ladle can find application. It should also be mentioned that in this working procedure the main purpose of the Stirring consists of parts of the melt which are still are rich in carbon to bring to the surface where they are oxidized by the gaseous oxygen be subjected. In connection with this, furthermore by stirring up the melt also tearing open the Slag and in connection with that the pure melt brought into contact with the oxidizing medium becomes. If such Tearing up the slag cannot be achieved the slag, either from the previous one Melting process occurs in the furnace or during the above described treatment forms, for example prevent the decarburization process through chromium oxide reactions. Another essential and significant purpose of the stirring process is uniform temperature conditions within the melt and an equal distribution to achieve the alloying elements.

Rühren mit Hilfe eines Spülgases ist insbesondere wirksam für die Unterstützung der Verbrennung des Kohlenstoffes, das es die gewünschten Eigenschaften hat, um eine Verdrängung der Schlacke jeder Art auf der Oberfläche der Schmelze zu erreichen, so daß der Sauerstoff in der Lage ist, mit der blanken Schmelze in Verbindung zu gelangen. Die Oberfläche der Schmelze soll für den Idealzustand selbstverständlich nach Möglichkeit vollkommen frei von Schlacke sein und vorzugsweise während des Entkohlungsprozesses frei von Schlacke bleiben. Es ist indessen sehr schwierig, die Schmelze zu der geschilderten Behandlungsstation in einem vollkommen oder im wesentlichen schlackenfreien Zustand zu bringen, aus Gründen, die jedem Fachmann geläufig sind. Im allgemeinen wird also bei Beginn des Prozesses eine Schlackenschicht vorhanden sein, welche eine weitaus geringere Stärke als normal besitzt und oft werden auch Flecken von reiner Schmelze zwischen dieser Schlacke sichtbar sein. Ferner erzeugt das Verfahren zwangsläufig etwas Schlacke und infolgedessen wird im praktischen Betrieb während der Behandlung immer etwas Schlacke vorhanden sein. Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung liegt jedoch darin, daß eine Schlackendecke nicht grundsätzlich die Wirksamkeit des Entkohlungsvorganges behindert, da das Rühr- und Spülgas eine heftige wirksame und explosive Art von Kochen an der Oberfläche der Schmelze erzeugt, durch welche die Schlacke beiseite gebracht wird und reine Schmelze an das Oxidationsmedium herangebracht wird, sogar dann, wenn die Menge der Schlacke anwächst. Im Gegensatz dazu wird zwar bei anderen Rührmethoden eine Umwälzung der Schmelze erreicht, aber nur durch Umwälzen und unter einem nur leichten Kocheffekt der Oberfläche der Schmelze, welcher nicht genügend wirksam ist, um die Schlackendecke zu durchbrechen oder aufzureißen.Stirring with the help of a purge gas is particularly important effective for supporting the combustion of carbon, that it has the desired properties to make a Displacement of all types of slag on the surface of the Reach melt so that the oxygen is able is to get in touch with the bare melt. The surface of the melt is said to be for the ideal condition of course, if possible, completely free of Be slag and preferably during the decarburization process stay free of slag. However, it is very difficult to melt to the treatment station described in a completely or essentially slag free Bring condition for reasons that any professional are common. In general, therefore, at the beginning a slag layer of the process, which has a much lower strength than normal and often there will also be spots of pure melt between them Slag be visible. The method also generates inevitably some slag and as a result is in the practical operation always something during treatment There is slag. One of the advantages of the present However, the invention resides in the fact that a slag blanket not basically the effectiveness of the decarburization process hindered because the stirring and purge gas a violent effective and explosive type of cooking on the Surface of the melt created by which the slag is set aside and pure melt to the oxidizing medium is brought up, even if the Amount of slag grows. In contrast to that with other stirring methods, the melt is circulated, but only by circulating and under only an easy one Cooking effect of the surface of the melt, which is not is sufficiently effective to break through the slag blanket or tear open.

Es sei jedoch hervorgehoben, daß Rühren mittels Gas oder irgendeine andere Arbeitsweise des Rührens, welche in der Lage ist, die Schlackendecke zu durchbrechen, in Kombination mit Rührmitteln Anwendung finden kann, welche nicht den geschilderten Effekt eines Aufreißens der Schlacke besitzen. Induktionsrührwindungen beispielsweise rufen ein gutes Rühren und Umlaufen der Schmelze hervor, aber sind nicht in der Lage, ein heftiges Kochen mit der Wirkung des Aufreißens der Schlacke auf der Oberfläche der Schmelze zu erreichen. Der Stahlwerker, welcher bereits in seinem Werk eine Anlage mit Rohrinduktionswindungen besitzt, braucht nur Rührgaseinrichtungen oder andere Rühreinrichtungen, welche ein Aufreißen der Schlacke bewirken können, anzuwenden, um die Erfindung zu verwirklichen. Wenn Rühr- oder Spülgas zusätzlich zu den erwähnten Mitteln Anwendung findet, kann es gegebenenfalls nicht notwendig oder wünschenswert sein, das Rührgas im unteren Teil der Gießpfanne zuzugeben, insbesondere, wenn nur ein geringer Freibord im Vergleich mit einer reinen Spülgasanlage oder sogar noch weniger zur Verfügung steht.However, it should be emphasized that stirring by means of gas or any other method of stirring, which in the Is able to break through the slag ceiling, in combination with stirring agents, which can not be used have the described effect of tearing up the slag. For example, induction stirring turns call good stirring and circulation of the melt, but are unable to boil violently with the effect of Tearing open the slag on the surface of the melt to reach. The steelworker who is already in his factory a plant with pipe induction windings only needs stirring gas devices or other stirrers that tear open the slag can cause to apply to the Realize invention. If stirring or purge gas can be used in addition to the means mentioned it may not be necessary or desirable add the stirring gas in the lower part of the ladle, especially if only a small freeboard compared to a purge gas system or even less is available.

Es sei jedoch fernerhin hervorgehoben, daß unter manchen Umständen es wünschenswert ist, den Wasserstoffgehalt der Stahlschmelze herabzusetzen und in diesen Fällen ist es vorzuziehen, daß ein Rühr- oder Umwälzmittel Anwendung findet, welches gleichzeitig wirksam ist als Mittel zur Rührung der Schmelze und zur Entfernung von Wasserstoff. However, it should also be emphasized that among some It may be desirable to check the hydrogen content To reduce molten steel and in these cases it is preferred that a stirring or circulating agent be used, which is also effective as a means of stirring the melt and to remove hydrogen.

Es sei erwähnt, daß irgendwelche geeigneten Mittel zur Anwendung gelangen können, um die Strömungsmengen des Sauerstoffs bedarfsweise zu vergrößern oder herabzusetzen, wie er notwendig ist. Solche Mittel sind beispielsweise eine Herabsetzung oder eine Steigerung des Druckes des Sauerstoffs der Lanze, zum Ausgleich des CO-Austritts gegen die Pumpkapazität des Vakuumsystems. Dies muß für jeden Arbeitsdruck (Vakuum) durchgeführt werden, durch den das System hindurchgeht vom atmosphärichen Druck zum Enddruck. Im allgemeinen werden niedrige Arbeitsdrücke erforderlich, um geringste Kohlenstoffgehalte zu erreichen und im allgemeinen werden Endvakuumdrücke von ungefähr 13,3 · 10³ Pa angewendet werden müssen, um die Vorteile der Erfindung zu erreichen. Beispielsweise kann es vorzuziehen sein, bei einer 60-Tonnen-Charge in dem Bereich von 6,65 · 10³ bis 13,3 · 10³ Pa und mit einem Sauerstoffdurchfluß von 283,2 bis 566,3 Nm³ pro Stunde über einen größeren Teil der Chargendauer zu arbeiten und in dem Bereich von 133 bis 266 Pa zu enden bei einem Sauerstofffluß von 170 Nm³ pro Stunde, um Kohlenstoffgehalte von 0,01% oder weniger zu erreichen. Zusätzlich kann ein Arbeiten im Bereich von 133 bis 266 Pa erforderlich werden, um niedrige Wasserstoffgehalte zu erreichen. Auf jeden Fall ist es wünschenswert, die Schmelze in Bewegung zu halten durch entsprechende Rührmittel, wie beispielsweise durch Rühr- oder Reinigungsgas während des gesamten oder nahezu des gesamten Zeitablaufes, in welchem die Schmelze unter Vakuum gehalten wird. Der Rührprozeß bringt kohlenstoffreiche Teile der Schmelze zur Oberfläche, wo der Kohlenstoff durch die Reaktion zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff entfernt wird, bei den erwähnten Drücken und ist außerdem günstig für die Chrom- und Sauerstoffreaktion, sorgt für eine Vergleichsmäßigung der Temperatur, eine gleichmäßige Verteilung der Legierungsbestandteile und vermindert schließlich die Gasanteile in der Charge insbesondere Sauerstoff, aber auch Wasserstoff und Stickstoff zu einem gewissen Betrage. It should be noted that any suitable means of application can get to the flow rates of oxygen to increase or decrease as necessary, such as he is necessary. Such means are, for example Decrease or increase the pressure of oxygen the lance to compensate for the CO leakage the pumping capacity of the vacuum system. This must be for everyone Working pressure (vacuum) are carried out by which the System goes from atmospheric pressure to final pressure. Generally, low working pressures are required to achieve the lowest carbon levels and in general final vacuum pressures become approximately 13.3 · 10³ Pa must be applied to take advantage of Achieve invention. For example, it may be preferable with a 60 ton batch in the range of 6.65 · 10³ to 13.3 · 10³ Pa and with an oxygen flow of 283.2 to 566.3 Nm³ per hour over a larger part of the Batch duration to work and in the range of 133 up to 266 Pa with an oxygen flow of 170 Nm³ per hour to carbon levels of 0.01% or less to reach. In addition, working in the area from 133 to 266 Pa are required to get low To reach hydrogen levels. In any Case it is desirable to move the melt too hold with appropriate stirring means, such as by stirring or cleaning gas throughout or almost all of the time in which the melt is kept under vacuum. The stirring process brings high carbon Parts of the melt to the surface where the carbon through the reaction between carbon and oxygen is removed at the pressures mentioned and is also favorable for the chromium and oxygen reaction, ensures a more even temperature Distribution of the alloy components and reduced finally the gas fractions in the batch especially oxygen, but also hydrogen and nitrogen to a certain amount.

Fig. 1 bis 3 veranschaulichen die Verfahrensweise nach der Erfindung. Figs. 1 to 3 illustrate the procedure according to the invention.

Bezüglich Fig. 2 sei zunächst hervorgehoben, daß Graphitelektroden 50, 51 und 52 zur Anwendung gelangen, um zusätzliche Hitze auf die Schmelze zuzuführen für den Fall, daß die Temperatur unter den gewünschten Wert absinkt. Indessen können auch ständig wassergekühlte Kupferelektroden, Wolframelektroden oder andere kohlenstofffreie Elektroden zur Anwendung gelangen. Wenn Graphitelektroden angewendet werden, ist die Möglichkeit, daß Kohlenstoff von den Elektroden durch die Schmelze aufgenommen wird, verhältnismäßig gering. Kohlenstofffreie Elektroden schließen jedoch jede Möglichkeit einer Kohlenstoffaufnahme aus. Es wird hierzu noch verwiesen auf die schwebenden Patentanmeldungen USA 4 62 559 und 5 75 897 (deutsche Patentanmeldung P 15 65 534.2), woraus die Bauart und Arbeitsweise von Wechselstromelektroden auf dem hier vorliegenden Gebiet ersichtlich ist. Von dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit, der Pumpenkapazität und aus Gründen der Bequemlichkeit ist die Anwendung von Zunder als Oxidationsmittel vorzuziehen und geeignete Zuschläge von Zunder können durch den Zugabetrichter 68 eingebracht werden. Der durch die endothermische Reaktion hervorgerufene Temperaturverlust kann durch eine geeignete Arbeit der Lichtbögen ausgeglichen werden. Bei einer richtigen Regulierung der Menge der Zugabe von endothermischem Material und der Arbeit der Lichtbögen wird es möglich sein, dicht an der vorzuziehenden CO-Reaktionstemperatur zu arbeiten. Diese Temperatur kann beispielsweise so niedrig wie 1621° C liegen und bei dieser Temperatur ist die Lebensdauer der Ausmauerung größer als bei den höheren Temperaturen, die bisher im allgemeinen zur Anwendung gebracht werden.With reference to FIG. 2, it should first be emphasized that graphite electrodes 50, 51 and 52 are used to supply additional heat to the melt in the event that the temperature drops below the desired value. In the meantime, water-cooled copper electrodes, tungsten electrodes or other carbon-free electrodes can also be used continuously. When graphite electrodes are used, the chance that carbon is absorbed by the electrodes through the melt is relatively small. However, carbon-free electrodes rule out any possibility of carbon uptake. For this purpose, reference is also made to the pending patent applications USA 4 62 559 and 5 75 897 (German patent application P 15 65 534.2), from which the type and mode of operation of AC electrodes in the present field can be seen. From the standpoint of economy, pump capacity, and convenience, the use of scale as an oxidizer is preferred, and suitable scale additions can be made through the addition funnel 68 . The temperature loss caused by the endothermic reaction can be compensated for by suitable work of the arcs. With proper regulation of the amount of addition of endothermic material and the work of the arcs, it will be possible to work close to the preferred CO reaction temperature. This temperature can, for example, be as low as 1621 ° C. and at this temperature the service life of the lining is longer than at the higher temperatures which have hitherto generally been used.

Immer ist ein Rühren der Schmelze in der Art, daß das noch nicht entkohlte Metall der Einwirkung des Sauerstoffs an der Oberfläche der Schmelze ausgesetzt wird, wünschenswert. Wie erwähnt, ist die Benutzung von Spülgas als ein ideales Mittel anzusehen, um die kinetischen und thermodynamischen Werte und eine physikalische Unterbrechung der Grenzschicht zwischen Schlacke und Vakuum zu erreichen. Trotzdem können andere Rührmittel Anwendung finden, welche dieselbe Wirkungsweise garantieren.There is always a stirring of the melt in such a way that it still does non-decarburized metal exposed to oxygen Surface of the melt exposed is desirable. How mentions the use of purge gas as an ideal means to look at the kinetic and thermodynamic Values and a physical break in the boundary layer between slag and vacuum. Still can other mixing agents are used which have the same mode of action to guarantee.

Die Bedeutung des Rührverfahrens wächst, wenn niedrige Kohlenstoffgehalte erreicht werden sollen. Je niedriger nämlich der Kohlenstoffgehalt ist, desto weniger heftig ist das Kochen der Schmelze durch die Reaktion zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff und desto größer ist daher die Tendenz, eine Schlackenkruste zu bilden. Wenn man es zuläßt, eine derartige Kruste auftreten zu lassen, dann wird die Kohlenstoff-Sauerstoff-Reaktion sofort beendet sein, da sogar eine dünne Schicht von Chromoxidschlacke Schlackenbildungsbedingungen auslösen kann, bei denen ein vollständiges oder nahezu vollständiges Ende der Verbrennung des Kohlenstoffes stattfindet. Der BOYLE- und CHARLES-Gesetz- Ausdehnungseffekt eines Spülgases, wie Argon, Helium, trockene Luft oder andere Gase, sichert ein verhältnismäßig heftiges Kochen unter allen Bedingungen und daher ein ständiges Aussetzen von blanker kohlenstoffenthaltender Schmelze gegenüber dem Oxidationsmedium sogar bei Kohlenstoffgehalten von 0,01% und niedriger. Auch wenn eine gewisse Bildung von Chromoxidschlacke infolge der Verarmung an Kohlenstoff und der Verminderung der Kohlenstoff-Sauerstoff-Reaktion eintreten sollte, wird die Entkohlung trotzdem nicht beendet sein, wie es eintreten kann, wenn nur ein leichtes Umrühren der Schmelze bei niedrigen Kohlenstoffgehalten erreicht wird. Es sei erwähnt, daß Chromoxidschlacke während der gesamten Behandlung vorhanden ist und nicht durch Abziehen entfernt werden sollte, obgleich man annehmen kann, daß ein derartiges Verfahren möglich und durchführbar sei, weil nämlich derartige Schlacke Chrom enthält, welches in die Schmelze zurückkehren kann im allgemeinen durch die Zugabe von Silizium in irgendeiner Form im Anschluß an den Entkohlungsprozeß. The importance of the stirring process increases when low Carbon levels are to be achieved. The lower namely the carbon content is the less violent is the boiling of the melt through the reaction between Carbon and oxygen and therefore the larger the Tendency to form a slag crust. If you allow it to cause such a crust to appear the carbon-oxygen reaction should be stopped immediately because even a thin layer of chrome oxide slag slag formation conditions can trigger a complete or almost complete end of combustion of the Carbon takes place. The BOYLE and CHARLES law Expansion effect of a purge gas, such as argon, helium, dry air or other gases, ensures a relative vigorous cooking under all conditions and therefore a constant Exposure to bare carbon-containing melt compared to the oxidation medium even with carbon contents of 0.01% and below. Even if some education of chromium oxide slag due to the depletion of carbon and the reduction of the carbon-oxygen reaction Should decarburization occur, it will not end be how it can happen if just a gentle stir reached the melt at low carbon levels becomes. It should be noted that chrome oxide slag during of the entire treatment is present and not by pulling it off should be removed, although one can assume that such a procedure is possible and feasible, because such slag contains chromium, which in the melt can generally return through the Addition of silicon in some form after the Decarburization process.

Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich der Temperaturbedingungen so beherrscht werden, daß die Lebensdauer der Ausmauerung im Behandlungskessel und im Schmelzofen wesentlich erhöht wird. Durch die Regulierung des Anteiles der Zugabe von oxidierendem Medium und die Anwendung einer Hilfsheizquelle ist es möglich, eine im wesentlichen konstante Temperatur aufrechtzuerhalten und auf jeden Fall eine genau kontrollierte Temperatur.Furthermore, the method according to the invention with regard to Temperature conditions are controlled so that the service life the lining in the treatment tank and in the melting furnace is significantly increased. By regulating the share the addition of oxidizing medium and the application an auxiliary heat source, it is possible to essentially one maintain constant temperature and definitely a precisely controlled temperature.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung hat fernerhin der Stahlwerker eine größere Freiheit hinsichtlich der Anwendung von Silizium als bisher. Gegenwärtig wird Silizium aus dem Lichtbogenofen vor dem Blasen zu niedrigen Kohlenstoffgehalten entfernt, um eine Behinderung der Kohlenstoff-Sauerstoffreaktion zu vermeiden. Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist es nunmehr möglich, in die einzelnen Behandlungsstationen mit einem beträchtlichen Gehalt an Silizium in der Charge zu gehen, da die wachsende Aktivität der Kohlenstoff-Sauerstoffreaktion unter Vakuum vereint mit dem heftigen Kochen auf der Oberfläche der Schmelze bewirkt, daß der gegenteilige Effekt eines hohen Siliziumgehalts neutralisiert wird. Es mag immerhin noch wünschenswert sein, das Silizium nach dem Schmelzvorgang zu entfernen und wenn dies gewünscht wird, kann dies nach dem gesamten Behandlungsverfahren erfolgen, eine Möglichkeit, die bei dem bisher gebräuchlichen Herstellungsverfahren für rostfreien Stahl nicht gegeben war.In the method according to the invention, the steel worker also has a greater freedom in terms the application of silicon than before. Currently is Silicon from the arc furnace is too low before blowing Carbon levels removed to hinder the carbon-oxygen reaction to avoid. In the process According to the invention, it is now possible in the individual Treatment stations with a substantial content of Silicon to go in the batch as the growing activity the carbon-oxygen reaction united under vacuum with violent boiling on the surface of the melt, that the opposite effect of a high silicon content is neutralized. After all, it may still be desirable be to remove the silicon after the melting process and if desired, this can be done after the whole Treatment procedures are done, one way that in the previously used manufacturing process for stainless steel was not given.

Wenn beispielsweise zwei oder mehr Sauerstofflanzen angewendet werden, - möglicherweise im Zusammenhang mit der Forderung, ein besseres Aufreißen der Oberfläche zu erhalten -, so ist es wünschenswert, die Lanzen so zueinander anzuordnen, daß die Wirkung der Lanzenarbeit sich nicht gegenseitig überlappt. Ob nun eine einzelne oder mehrere Lanzen angewendet werden, so können die Lanzen von der verbrauchbaren oder nichtverbrauchbaren Bauart sein. Eine verbrauchbare Lanze kann vorzugsweise aus einem Stahl niedrigen Kohlenstoffgehaltes bestehen und mit einem geeigneten mechanischen Antriebssystem versehen sein, um die Lanze im Vakuum nach vorn zu schieben. Vorzugsweise sollten geeignete Mittel, um die Lage der Lanze in der am meisten wünschenswerten Stellung zu halten, Anwendung finden, so beispielsweise Steuerungsmittel zur Messung eines Druckabfalles in der Sauerstoffzufuhrleitung oder eine Messung eines Spannungsabfalles zwischen dem Lanzenende und der Metalloberfläche und eine entsprechende Einregulierung der Lanzenlage. Im letzteren Falle müßte man die Lanze elektrisch isolieren und die Gießpfanne kann sodann durch geeignete Mittel geerdet werden. Andere meßbare Wirkungen, wie Freisetzung von Isotopen, Elektrodentemperatur, Behälterdruck, Analyse der austretenden Gase, Schmelztemperatur können in ähnlicher Weise benutzt werden. Ein gleitender Stopfen ist den üblichen Stopfenstangen bei langen Arbeitsphasen vorzuziehen, obgleich dies in der Tat von vielen Faktoren abhängen kann. Verschiedene Deckel können Anwendung finden, ein Typ beispielsweise mit Sauerstofflanzen und ein anderer mit einer elektrischen Lichtbogenheizeinrichtung je nach den Betriebsbedingungen. Fernerhin wird eine elektrische Lichtbogenbeheizung um so mehr erforderlich sein, wenn Stähle mit verhältnismäßig niedrigen Kohlenstoffgehalten in der Behandlungsstation behandelt werden, beispielsweise 0,2 Kohle oder geringer, da, je niedriger der Kohlenstoffgehalt ist, um so niedriger die Hitze ist, welche durch die Reaktion zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff erzeugt wird.For example, if two or more oxygen lances are applied - possibly in connection with the Demand to get a better tearing of the surface -, so it is desirable to lance each other like this to order that the effect of lance work is not mutually overlapped. Whether one or more Lances are applied so the lances can be consumed by the or non-consumable type. A consumable Lance can preferably be made of a low steel Carbon content exist and with a suitable mechanical drive system to be provided to the lance in the To push vacuum forward. Suitable ones should preferably be used Means to position the lance in the most desirable To hold a position, find application, for example Control means for measuring a pressure drop in the oxygen supply line or a measurement of a Voltage drop between the end of the lance and the metal surface and a corresponding adjustment of the lance position. In the latter case, the lance would have to be electric isolate and the ladle can then by suitable Means be grounded. Other measurable effects, such as release of isotopes, electrode temperature, container pressure, Analysis of the escaping gases, melting temperature can be in can be used in a similar manner. There is a sliding plug to prefer the usual plug rods for long work phases, although, in fact, it depends on many factors can. Different lids can be used, one For example, type with oxygen lances and another with an electric arc heater depending on the Operating conditions. There is also an electric arc heater the more necessary if steels with relatively low carbon contents in the Treatment station are treated, for example 0.2 Coal or less because the lower the carbon content the lower the heat generated by the reaction is generated between carbon and oxygen.

Wenn auch allgemein durch Forschung und Betriebserfahrung die verschiedensten Arten und Größen von Sauerstofflanzen, welche zur Anwendung gelangen können, und ihre optimalen Strömungsmengen unter atmosphärischem Druck bekannt sind, so verlangt doch die Tatsache der Anwendung von Vakuum mit seinen zusätzlichen Wirkungen, wie beispielsweise die Steigerung der Aktivität hinsichtlich der Reaktion zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff im Gegensatz zu der Reaktion zwischen Chrom und Sauerstoff, eine sorgfältige Auswahl und sorgfältige Überlegungen. Die Größe des Ejektors und die Anzahl der anzuwendenden Ejektoren muß fernerhin gleichfalls bedacht werden. Beispielsweise ist es häufig vorzuziehen, in der Zuleitung zu der Ejektorpumpeinrichtung Drosselventile vorzusehen, um die Pumpkapazität bei all den verschiedenen Vakuumgrößen gegen die Entstehung von Gas aus der Sauerstoffreaktion anzugleichen.If also generally through research and operational experience various types and sizes of oxygen lances, which can be used, and their optimal flow rates are known under atmospheric pressure, so demands the fact that vacuum is used its additional effects, such as the increase the activity regarding the reaction between Carbon and oxygen in contrast to the reaction between chrome and oxygen, a careful selection and careful consideration. The size of the ejector and the number of ejectors to be used must also be be considered. For example, it’s often preferable in the supply line to the ejector throttle valves to provide the pumping capacity at all of the different Vacuum sizes against the formation of gas to match the oxygen reaction.

Für den Prozeß des Feinens können Zugaben, wie Silizium und andere Desoxidationsmittel zu irgendeiner Zeit im Anschluß an den Entkohlungsvorgang zugegeben werden. Hinsichtlich der Zugabe eines Oxidationsmittels in fester Form als Kühlmittel stehen dem Stahlwerker nicht allein Zunder zur Verfügung, da beispielsweise Eisenerz, Chromerz, Schrott von nichtrostendem Stahl, Nickeloxide oder Mischungen derselben gleichfalls zur Anwendung gelangen können. Ferner liegt im Rahmen der Erfindung die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur vom Anfang bis zum Ende des Gesamtprozesses, beispielsweise durch eine geeignete Bemessung der Mengen an oxidierendem Gas und, wenn erforderlich, kann auch Vorsorge für die Herabsetzung der Temperatur, beispielsweise durch die Zumischung eines Kühlgases zum Sauerstoffgas oder eine Abstellung der Zuführung des Sauerstoffgases während des Vakuumprozesses sowie schließlich eine Zugabe von endothermischem Material oder einer Kombination dieser Maßnahme Anwendung finden.Additives such as silicon and other deoxidizers at any time following be added to the decarburization process. Regarding the addition of an oxidizing agent in solid form as a coolant not only tinder is available to the steelworker, since for example iron ore, chrome ore, scrap from stainless steel, nickel oxides or mixtures thereof can also be used. Further lies in the context of the invention maintaining a constant Temperature from the beginning to the end of the overall process, for example by suitable dimensioning of the Amounts of oxidizing gas and, if necessary, can also precaution for lowering the temperature, for example by adding a cooling gas to the oxygen gas or stopping the supply of the oxygen gas during the vacuum process as well as finally one Add endothermic material or a combination apply this measure.

In dieser und ähnlicher Weise kann durch die Erfindung ein Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Stahl, insbesondere ELC-Sorten von rostfreiem Stahl geschaffen werden, bei welchem die Ofenzeit herabgemindert wird, der Ofen selbst ausschließlich oder hauptsächlich für seine hochwirksame Arbeitsweise, nämlich den Schmelzprozeß, benutzt wird. Ferner wird die übliche Rückgewinnung von Chrom erspart und die Notwendigkeit herabgesetzt oder ausgeschaltet, den Chromverlust durch die teure Zugabe von Ferrochrom mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und anderen Legierungszugaben auszugleichen.In this and a similar way, the invention can be used Methods and devices for the production of steel, in particular ELC grades of stainless steel are created at which the oven time is reduced, the oven itself exclusively or mainly for its highly effective Working method, namely the melting process, used becomes. The usual recovery of chromium is also saved and reduced or eliminated the need, the loss of chrome due to the expensive addition of ferrochrome with low carbon and other alloy additions balance.

Claims

1. Process for vacuum treatment, in particular for vacuum decarburization, of chromium steel melts with at least 10% Cr with simultaneous heating of the steel bath, in which the steel melt obtained in a previous process during the vacuum treatment by arcs, which is generated by means of three-phase current between the three electrodes and the steel bath and operated, heated using non-melting electrodes and at the same time stirred through a flushing glass which is introduced at the bottom of the treatment vessel and flows upward through the melt and in which the decarburization takes place using an oxygen gas, characterized in that the oxygen gas is only inflated onto the surface of the chromium steel melt, and that furthermore, after the oxygen gas has been blown, heat is supplied to the steel melt by the electric arcs until the temperature of the steel melt is required for further treatment and processing value is increased, while the simultaneous action of negative pressure and purge gas is maintained.

2. The method according to claim 1, characterized in that is stirred with such vigor that the surface is torn open in a way that the mere Metal is continuously exposed.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the pressure in the airtight chamber a range from 6.65 · 10³ to 13.3 · 10³ Pa absolute reached during most of the period, in which the melt is simultaneously the negative pressure, the Stir and exposed to the oxidizing medium.

4. Device for performing the method according to a or more of the preceding claims 1 to 3 with devices, to expose the steel melt to a vacuum and facilities to simultaneously purge gas from below up through the melt to produce a violent Conduct stirring action on the enamel surface and with Means to melt with an oxidizing medium bring into contact, characterized in that the Supplying additional amounts of heat for temperature control the melt while suspending the Melt the vacuum and stir non-melting electrodes are provided.

5. The device according to claim 4, characterized in that the means for bringing the melt into contact with the oxidation medium consist of oxygen lances ( 42, 43 ) which are arranged above the melt surface and whose position with respect to the melt surface is adjustable and controllable.