DE2243839A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING LOW CARBON HIGH CHROMIC FERRITIC STEEL - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING LOW CARBON HIGH CHROMIC FERRITIC STEELInfo
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Description
K L Ö C K Ή E R - W E E K.E Aktiengesellschaft, Duisburg K L Ö CK Ή E R - WEE KE Aktiengesellschaft, Duisburg
Verfahren zur Herstellung kohlenstoffarmer hochchrömhaltiger ferritischer StähleProcess for making low carbon ferritic steels with high chromium content
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kohlenstoffarmer hochchromhaltiger ferritischer Stähle, insbesondere von ferritischen rostfreien Stahlgüten mit Chromgehalten von- 12 - 23 % und Kohlenstoffgehalten von 0,01 - 0,08 °/o. : The invention relates to a method for producing low-carbon, high-chromium ferritic steels, in particular ferritic stainless steel grades with chromium contents of 12-23 % and carbon contents of 0.01-0.08%. :
Die ferritischen Stahlgüten ipit Chromgehalten von 12 - 23 % werden überwiegend im Elektroofen erzeugt. Der chromhaltige Schrotteinsatz und der teilweise Einsatz von Ferrochrom werden im Elektro'-Lichtbogenofen verflüssigt. Anschließend wird der Kohlenstoff durch Einblasen von reinem Sauerstoff in das Schmelzbad bis auf die gewünschten Gehalte von 0,02 - 0,08 % herausgefrischt. Bei diesem Frischprozeß, der in einem Temperaturbereich von 1800 0G abläuft, kann eine relativ große Chromverschlakkung nicht verhindert werden,. Um aus wirt-...-. schaftlichen Gründen das Chromausbringen zu verbessern, wird nach dem Frischprozeß die chromoxidhaltige Schlacke mit Reduktionsmitteln behandelt. Der nach dem Fertigungsprozeß vorliegende Stickstoffgehalt schwankt zwischen 0,010 und 0,025 %· The ferritic steel grades ipit chromium contents of 12 - 23% are mainly produced in an electric furnace. The chromium-containing scrap and the partial use of ferrochrome are liquefied in the electric arc furnace. The carbon is then freshened up to the desired content of 0.02-0.08% by blowing pure oxygen into the molten bath. In this refining process, which takes place in a temperature range of 1800 G 0, a relatively large Chromverschlakkung can not be prevented ,. To get out of the -...-. To improve the chromium yield for economic reasons, the chromium oxide-containing slag is treated with reducing agents after the refining process. The nitrogen content present after the manufacturing process fluctuates between 0.010 and 0.025 %
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Um die beim Herausfrischen von Kohlenstoff aus chromhaltigen Schmelzen nicht vermeidbare Chromverschlackung gering zu halten und auf die Schlackenreduktion zu beziehen oder sie nur im geringen Umfang durchzuführen, wird der Kohlenstoff nach neuen Verfahren in der Weise entfernt, daß beim Frischen über I700 0C niedrige Kohlenoxidpartialdrücke eingehalten werden. Niedrige Kohlenoxidpartialdrücke können entweder durch Senkung des Gesamtdruckes, wie beim Säuerstoff-Vakuum-Frischen, oder durch Zugabe von Inertgasen zum Sauerstoffstrom, wie beim Konverterfrischen, erreicht werden.To keep the unavoidable when removing refining carbon, chromium-containing melts chromium slagging low and to refer to the slag reduction or performed only to a small extent, the carbon new method is removed in such a manner that observed in the refining about I700 0 C low Kohlenoxidpartialdrücke will. Low carbon oxide partial pressures can be achieved either by lowering the total pressure, as in oxygen vacuum refining, or by adding inert gases to the oxygen flow, as in converter refining.
Beim Windfrischverfahren, aber auch beim Frischen von mit Sauerstoff angereichertem Wind, Sauerstoff und Wasserdampf, Sauerstoff und Kohlensäure sowie Sauerstoff und Argon, ist bekannt, daß der Kohlenstoff des Thomasoder Stahleisens bis auf Gehalte von unter 0,01 % herausgefrischt und daß je nach dem Anteil des Inertgases auch der Stickstoffgehalt des Stahles gesenkt werden kann.In the wind freshening process, but also when freshening oxygen-enriched wind, oxygen and water vapor, oxygen and carbonic acid as well as oxygen and argon, it is known that the carbon of the Thomas or steel iron is refreshed to a content of less than 0.01 % and that depending on the proportion of the inert gas, the nitrogen content of the steel can also be reduced.
Die in der Patent- und Fachliteratur bekannt gewordenen Verfahren zur Herstellung kohlen-,, stoff armer ferritis eher Stahl guten mit unter*- schiedlichen Stickstoffgehalten bedienen sich des Vakuum-Ffischens mit reinem Sauerstoff oder des Konverterfrischens mit Sauerstoff-Argon- oder Sauerstoff-Stickstoff-Gemischen. Die unter Vakuum oder im Konverter zu frischende Stahlschmelze wird entweder im Elektro-Ofen vorgeschmolzen oder im LD-Kon-The processes for the production of carbon, which have become known in the patent and specialist literature Substance poor ferritis rather steel good with under * - Different nitrogen contents are used vacuum fishing with pure oxygen or converter refining with oxygen-argon or oxygen-nitrogen mixtures. The steel melt to be refined under vacuum or in the converter is either in the Electric furnace pre-melted or in the LD-Kon-
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— ρ —- ρ -
verter vorbehandelt, wobei der Chromgehalt zwischen 12 und 23 % und der Kohlenstoffge- . halt zwischen 0,30 und 1,50 % variieren.verter pretreated, with the chromium content between 12 and 23 % and the carbon. stop vary between 0.30 and 1.50 %.
Alle bisher bekannten Verfahren gehen von einem hochchromhaltigen Roheisen aus und müssen von relativ hohen Kohlenstoffgehalten bei gleichzeitig hohen Chromgehalten gefrischt werden, wodurch sich eine Mille von Schwierigkeiten in Bezug auf die Verschlakkung des Chromes ergibt.All previously known processes are based on pig iron with a high chromium content and must be of relatively high carbon content with high chromium contents at the same time, which results in a mille of Difficulties with regard to the leaching of the chrome results.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, insbesondere den Zeitraum abzukürzen, in welchem die Schmelze mit einem reduzierten Partialdruck des Sauerstoffes gefrischt wird. Sie hat sich außerdem die Aufgabe gestellt, das Schlußfrischen.der Schmelze nicht unter reduziertem Druck durchführen zu müssen.The invention has set itself the task of shortening in particular the period in which the melt is refined with a reduced partial pressure of oxygen. She has also set herself the task of not subverting the final freshening of the melt having to perform reduced pressure.
Die Erfindung lost diese Aufgabe dadurch, daß in einem bodenblasenden Konverter .zunächst phosphor- und chromarmes Roheisen gefrischt wird. Nach dem Frischprozeß- liegt 'eine Stahlschmelze mit 0,02 - 0,04 % C, 0,010% P, 0,15 % Mn, 0,015- % S.-und 0,003 %H. vor. Die Schlacke der Schmelze wird restlos entfernt, um 3 ede schädliche Rückphosphorung zu vermeiden. Nach dem Abschlacken wird unter Zurgabe von Kalk und Heizmitteln die Schmelze durch Einblasen von reinem gasförmigen Sauerstoff auf über I7OO 0C aufgeheizt. Nach Erreichen dieser Temperatur wird der Schmelze, ohne daß der Sauerstoffstrom unterbrochenThe invention solves this problem in that pig iron that is low in phosphorus and chromium is first refined in a bottom-blowing converter. After the fresh process, there is a steel melt with 0.02-0.04% C, 0.010% P, 0.15% Mn, 0.015% S. and 0.003% H. before. The slag of the melt is completely removed in order to avoid any harmful back phosphorus. After skimming, the melt is heated by blowing pure oxygen gas at about 0 C under I7OO Zurgabe of lime and heating means. After this temperature has been reached, the melt is melted without the flow of oxygen being interrupted
'_ 4 _ 409813/0052'_ 4 _ 409813/0052
wird, kontinuierlich festes Ferrochrom mit 4 - 6 % Kohlenstoff in der Weise zugesetzt, daß bei Endchromgehalten von 12 - 25 % der Kohlenstoffgehalt des Bades 0,50 % nicht überschreitet und die Temperatur nicht unter 1700°C sinkt. Das Frischen mit reinem Bauerstoff wird bis zu einem Kohlenstoffgehalt des Bades von 0,25 - 0,30 % fortgesetzt. Dann wird dem Sauerstoffstrom laufend und zunehmend Inertgas zugesetzt, um mit sinkendem Kohlenstoffgehalt auch den Kohlenoxidpartial- :i "■ druck zu senken. Der Anteil an Inertgas wird λ I ; bis auf 80 - 85 Vol.% gesteigert, um einen Endkohlenstoffgehalt von 0,02 % und weniger zu erhalten, Der bei diesem Frischprozeß nicht zu vermeidende Chromabbrand schwankt zwischen 10 und 20 %, bezogen auf den Restchromgehalt der Schmelze. Um das Chromoxid aus der Schlacke weitgehend zu reduzieren, werden nach dem Frischprozeß der Schmelze kohlenstofffreie Reduktionsmittel zugesetzt. Die Reduktion der chromoxidreichen Schlacke ist infolge der innigen Vermischung von Bad, Schlacke und Reduktionsmitteln durch Einblasen von sauerstofffreien Inertgasen wie Argon oder Stickstoff in weniger als drei Minuten beendet. Das Chromausbringen, bezogen auf die zugesetzte Chrommenge, beträgt über 95 %· solid ferrochromium with 4-6 % carbon is continuously added in such a way that at a final chrome content of 12-25 % the carbon content of the bath does not exceed 0.50% and the temperature does not fall below 1700 ° C. Refining with pure building material is continued until the carbon content of the bath is 0.25-0.30 % . ., Then the oxygen flow is continuously and increasingly inert gas added in order with decreasing carbon content and the Kohlenoxidpartial-: - 85% by volume increased to a final carbon content of 0 to 80 to lower i "■ Pressure The proportion of inert gas is λ I 02% and less, the unavoidable chromium burn-off in this fresh process fluctuates between 10 and 20%, based on the residual chromium content of the melt. In order to largely reduce the chromium oxide from the slag, carbon-free reducing agents are added to the melt after the fresh process Reduction of the chromium oxide-rich slag is completed in less than three minutes as a result of the intimate mixing of bath, slag and reducing agents by blowing in oxygen-free inert gases such as argon or nitrogen. The chromium yield, based on the added amount of chromium, is over 95 %
Wach dem Abschlacken werden die noch fehlenden Legierungselemente zur Einstellung der Analyse zugesetzt und das Bad kurzzeitig zur Homogenisierung mit Inertgasen behandelt.After deslagging, the missing alloying elements are used to stop the analysis added and the bath briefly treated with inert gases for homogenization.
- 5 -409813/0052- 5 -409813/0052
O1 ■ ί \) O 1 ■ ί \)
Bei Anwendung von Argon als Inertgas und je nach dem Stickstoffgehalt des Ferrochroms können nach diesem Verfahren Stahlgüten mit unter 0,010 % N erzeugt werden. Höhere Stickstoffgehalte werden durch Verwendung von-Stickstoff oder Argon-Stickstoff-Gemischen erzielt.. . .When using argon as an inert gas and ever According to the nitrogen content of the ferrochrome, steel grades with below 0.010% N can be generated. Higher nitrogen levels are made by using nitrogen or argon-nitrogen mixtures achieved ... .
Das Verfahren zeichnet sich durch seine Flexibilität und Produktivität aus. Es. ist einfach zu handhaben. Der Wärmehaushalt bzw. die Temperatur der Schmelze kann leicht.durch Zugabe von Heizmitteln, aber auch durch den zeitlichen Sauerstoffstrom bzw. das Sauerstoff-Inertgas-Gemisch reguliert werden. Je nach den betrieblichen Gegebenheiten kann der bodenblasende Konverter zur Erzeugung von ferritischen Chromstahlguten einen flüssigen chromfreien und kohlenstoffarmen Einsatz aus einem Großkonyerter erhalten. -The procedure is characterized by its flexibility and productivity. It. is easy to use. The heat balance or the temperature the melt can easily. by adding heating agents, but also by the temporal Oxygen flow or the oxygen-inert gas mixture be regulated. Depending on the operational conditions, the bottom blower Converter for the production of ferritic chromium steel goods a liquid chromium-free and low-carbon feed from a large-scale konyerter obtain. -
Im Nachfolgenden wird ein Beispiel für den Schmelzablauf stickstoffarmer ferritischer Chromstahlschmelzen gegeben:.The following is an example of the Melting sequence of low-nitrogen ferritic chromium steel melts given :.
Geht man bei der Herstellung von ferritischem Chromstahl ,von phosphorarmem.Roheisen aus, so wird im ersten Verfahrensschritt das phosphor-.arme Roheisen unter Zugabe von den entsprechenden.Mengen an Kalk und Kühlschrott mit reinem Sauerstoff zu einem phosphor- und kohlenstoffarmen Stahl gefrischt. Dabei erfolgt die zeitliche Abnahme von Kohlenstoff und Phosphor entsprechend den in der Figur dargestellten Abbrandkurven. Die Charge wird anschließend voll-If you go to the manufacture of ferritic Chrome steel, made from low-phosphorus pig iron, see above in the first process step, the low-phosphorus Pig iron with the addition of the appropriate quantities of lime and cooling scrap with pure oxygen to a low-phosphorus and low-carbon one Steel refurbished. The decrease in carbon and phosphorus over time takes place accordingly the charring curves shown in the figure. The batch is then fully
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ständig abgeschlackt, um eine Rückphosphorung zu vermeiden. ' ; constantly deslagged to avoid back phosphorus. ';
Während des Abschlackens sinkt die Tempera- ' tür der Schmelze von etwa 1580 Ms 1600 0C auf 1530 bis, 15^0 0C. Danach erfolgt die Zugabe von etwa.20 kg Feinkalk/t, 5 kg Al/t, und 5 kg FeSi/t zum Aufheizen der Charge und zur Schlackenbildung. Nach etwa 2 Minuten Blasezeit wird mit der kontinuierlichen Zugabe von kohlenstoffhaltigem Ferrochroia begonnen. Die Zugabe erfolgt so schnell, daß bei der eingestellten Sauerstoffrate ein mittlerer Kohlenstoffgehalt im Bad von etwa 0,3 % gehalten wird. Im angeführten Beispiel wird , der Chromgehalt auf etwa 15 % eingestellt. Zwischendurch können zur Temperaturkorrektur entweder weitere Heizmittel (CaSi, FeSi oder Al) oder auch Kühlsch:pött zugesetzt werden. Nach dem Chargieren der vorgesehenen Chrom·5-menge werden bei Kohlenstoffgehalten von etwa 0,3 % dem Sauerstoffstrom steigende Mengen Argon zugeführt und der Kohlenstoff im ange·* führten Beispiel von 0,3 % auf 0,015 $ gesenkt. Dabei nimmt der Chromgehalt von 15 % auf etwa 13 % ab, der Ar-Anteil beträgt am Ende der Frischperiode etwa 90 %.During the deslagging, the temperature of the melt drops from about 1580 Ms 1600 0 C to 1530 to 15 ^ 0 0 C. This is followed by the addition of about 20 kg fine lime / t, 5 kg Al / t, and 5 kg FeSi / t for heating the batch and for slag formation. After a blowing time of about 2 minutes, the continuous addition of carbonaceous ferrochroia is started. The addition takes place so quickly that an average carbon content of about 0.3 % is maintained in the bath at the set oxygen rate. In the example given, the chromium content is set to around 15%. In between, either additional heating agents (CaSi, FeSi or Al) or Kühlsch: pött can be added to correct the temperature. After the intended amount of chromium 5 has been charged, increasing amounts of argon are added to the oxygen flow at carbon contents of about 0.3% and the carbon in the example given is reduced from 0.3% to $ 0.015. The chromium content decreases from 15% to around 13%, the Ar content is around 90% at the end of the fresh season.
In der letzten Phase des Prozesses wird durch Zugabe von kohlenstofffreien Reduktionsmitteln der Cr-Gehalt der Schlacke weitgehend reduziert Der Cr-Gehalt des Stahls steigt durch diese Maßnahme wieder auf über 15 % an» wobei in diesem Verfahrensschritt nur noch Ar durch die Bodendüsen eingeblasen wird.The final stage of the process is by adding carbon-free reducing agents the Cr content of the slag is largely reduced. This increases the Cr content of the steel Measure back to over 15% »being in this Process step only Ar is blown in through the bottom nozzles.
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Geht man bei dem Verfahrensablauf von vorgefrischtem,
schlackenfreiem LD-Stahl aus, so fallen die ersten beiden Verfahrensstufen
Vorfrischen unci Abschlacken fort, so daß direkt mit dem Aufheizen der Schmelze und der
Cr-Zugabe begonnen werden kann. Der weitere Ablauf -Frischen mit reinem Sauerstoff-Frischen
mit Sauerstoff-Argon-Gemischen Beduzieren und Desoxydieren - läuft in ähnlicher
Weise ab.If the process sequence is based on pre-freshened, slag-free LD steel, the first two process stages fall out
Pre-freshening and deslagging continue, so that the heating of the melt and the addition of Cr can be started immediately. The rest of the process - freshening with pure oxygen, freshening with oxygen-argon mixtures, reducing and deoxidizing - proceeds in a similar way.
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