DE2253630A1 - Verfahren zur behandlung von stahl in einer pfanne - Google Patents

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PATENTANWALT 4 DÜSSELDORF-BENRATH ³°· 10. 19

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REG. NR. 2207

ARBED

Acieries Reunies de Burbach-Eich-Dudelange Societe Anonyme

Avenue de la Liberte, Luxembourg

Verfahren zur Behandlung von Stahl in einer Pfanne

Die Erfindung betrifft ein.Verfahren zur Behandlung von Stahl in der Pfanne, das in gleicher Weise auf jede Stahlqualität wie Flußstahl, halbharten Stahl, Hartstahl, beruhigten oder unberuhigten und legierten oder nichtlegiert en Stahl anwendbar ist.

Insbesondere lässt sich mit diesem Verfahren eine genaue Qualitätsabstufung bzw, die abschließende BeruhigungÖer Stähle in der Pfanne sicherstellen, ohne ihren Entphosphorungszustand am Ausgang des Frischofens aufs Spiel zu setzen.

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Finden nämlich die vorerwähnten Behandlungen in der Pfanne und nicht im Konverter statt, so stellt das Vorhandensein von Schlacke, die aus bei der Entleerung übergerissener Frischschlacke und gegebenenfalls in die Pfanne gelangter Entphosphorungsschlacke besteht, oft einen Nachteil dar insofern als diese Schlackenschicht von mehr oder weniger grosser Dicke und Dichte em Hindernis bildet, das dem Eindringen von Zuschlagelementen entgegenwirkt, vor allem in den Fällen, da diese Stoffe von geringem Gewicht sind (beispielsweise Aluminium oder Kohlenstoff). Es versteht sich, dass unter diesen Umständen die Wirkung und das Ausbringen dieser Zuschläge, die das Metallbad erreichen sollen, gering und wenig wirtschaftlich sind.

Ein weiterer Nachteil, der durch das Vorhandensein von Schlacke auf dem Metallbad entsteht, ist in der möglichen Bad verunreinigung durch in der Schlacke als IV) ^5 ^enth&ltenen Phosphor zu sehen.

Das Problem, die RUckphosphorung von Stahl in der Pfanne zu unterdrücken oder ganz einfach zu verringern, war bereits Gegenstand zahlreicher Untersuchungen, die zur Entwicklung zahlreicher Verfahren geführt haben, welche auf aus Hämatit- oder Phosphorroheisen hergestellte Stähle anwendbar sind. Es hat jedoch den Anschein, dass bisher noch kein Verfahren gefunden werden konnte, das unabhängig von der Art der Stahlgewinnung eine Beruhigung oder Qualitätsabstufung ermöglicht, ohnedass eine bestimmte RUckphosphorung in Kauf genommen werden muss.

Wie bekannt erfolgt diese RUckphosphorung von der Kontaktfläche zwischen dem in die Pfanne vergossenen Stahl und der auf dem Stahl schwimmenden Schlacke aus. Durch Einsetzen von Desoxydationsmitteln (Reduktionsmitteln) oder Elementen zur Qualitätsabstufung (metallischen Elementen) in eben

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diese Pfanne ist diese Rückphosphorung möglich, weil diese Zusätze, die bei ihrem Einbringen mit der Schlacke in Kontakt gelangen, die Sauerstoffaktivität der Schlacke verringern und so einen Teil des in der Schlacke enthaltenen Phosphors freisetzen, der über die Kontaktfläche zwischen Stahl und Schlacke zum Stahl hinwandert.

Um eine derartige Rückphosphorung zu verhindern, wurden bereits zahlreiche Versuche unternommen, eine wirklich vollständige Trennung zwischen Stahl und Schlacke beim Ablass zu erreichen. Durch bestimmte Dekantierverfahren läßt sich die vom Stahl übergerissene Schlackenmenge tatsächlich reduzieren, doch bleibt immer noch der Nachteil, daß eine gewisse Stahlmenge im Frischofen zurückgehalten wird, was das Metallausbringen des Frischprozesses verringert. -

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung' eines Verfahrens, nach dem Desoxydations- bzw. Qualitätsabstufungszusätze unter wirkungsmässig und wirtschaftlich günstigen Bedingungen bei gleichzeitiger Ausschaltung der Gefahr irgendeiner Rückphosphorung des Bads eingebracht werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung flüssigen Stahls ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich einer "Zone des in der Pfanne befindlichen Stahlbades die Badoberfläche von Schlacke befreit wird, und daß durch diesen von Schlacke befreiten Teil der Badoberfläche wenigstens der größte Teil, vorzugsweise jedoch die Gesamtmenge zumindest derjenigen Zusätze eingegeben wird, die weniger dicht sind als die Schlacke und dadurch mit dieser unter Verringerung ihrer Sauerstoffaktivität reagieren können, und daß durch Einblasen eines Gases in der Nähe des Pfannenbodens gleich-

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zeitig mit der Eingabe dieser Zusätze eine intensive Badzirkulation erzeugt, die das mit den anfänglich in diesem Badvolumen enthaltenen Zusätzen angereicherte Metall über die gesamte Badmassen hinweg verteilt.

Die Eingabe der Zuschläge in das Bad erfolgt vorzugsweise ganz einfach dadurch, dass diese im festen und kalten Zustand auf den von Schlacke befreiten Teil der Badoberfläche geschüttet werden. Da die Einblasung eines inerten Oases spätestens bei Beginn des Einsetzens der Zuschläge eingeleitet wird, vermischen sich die letzteren sofort mit dem in der begrenzten Zone enthaltenen Metall, ohne dass eine Erstarrung eines Teils des Bads erfolgt, wenn die Zusätze in grösseren Mengen zugesetzt werden. Diese mit Zuschlägen angereicherte Masse wird entsprechend ihrer Zusammensetzung kontinuierlich zum Gefässboden mitgerissen und über das gesamte Badvolumen verteilt. Auch ist es wichtig, dass die Einblasung schon bei Beginn des Behändlungsprozesses erfolgt, dass sie in der Nähe des Gefässbodens stattfindet und dass sie stark genug ist um zu gewährleisten, dass die gesamte Badmasse von der Umwälzung erfasst wird. Nach Beendigung des Einsetzens der Zuschläge wird die durch das Gas bewirkte Rührbewegung beispielsweise 1 bis 3 Minuten lang fortgesetzt, um eine vollständige Homogenisierung zu erreichen und die Reinheit des Stahls zu erhöhen bzw. die Menge der Einsohlüsse zu verringern

Auf diese Art und Weise 1st jede unkontrollierte Rückphosphorung des Stahls ausgeschlossen, da die Schlacke In keinen direkten Kontakt mit denjenigen Stoffen gelangt, die angetan sind, ihre Sauerstoffaktivität und ihren Gehalt an P₂°5 ^zu reduzieren.

Erfindungsgemäss wird ein Teil der Stahlbadoberfläche dadurch schlackenfrei gemacht, indem eine Leitung durch die Schlacke

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hindurch in das Bad eingeführt wird, deren in das Bad ein-, auchendeSEnde durch eine bei Berührung mit dem flüssigen Stahl zerstörbare Wandung verschlossen ist, wobei das Einführen der Leitung in der Weise erfolgt, dass ihr oberes Ende oberhalb des Schlackenniveaus verbleibt und ihr unteres Ende einwandfrei in das Stahlbad eingetaucht istj das Innenvolumen dieser in das Bad getauchten Leitung bildet eine genügend grosse schlackenfreie Zone, in welcher die Reaktionen zwischen dem Stahl und den Zuschlägen ablaufen, und zwar im Innern dieser Leitung.

Die Abmessungen der Leitung richten sich nach den Abmessungen des- metallurgischen Oefässes, welches das zu behandelnde Bad enthält; sie kann beispielsweise aus einem mit feuerfestem Material verkleideten metallischen Werkstoff bestehen. Zweckmässigerweise verwende man eine Leitung in Form eines zum Durchstossen der Schlacke "mit einem konischen Boden, beispielsweise aus Blech, verschlossenen Zylinders. Nach Ausbessern der feuerfesten Auskleidung oder gegebenenfalls Herstellung einer neuen Auskleidung sowie Anbringung eines neuen Blechkonus lässt sich dieses Rohr immer wieder verwenden.

Durch Einführen dieser Leitung in das in der Pfanne befindliche Metallbad befreit man automatisch die Stahlbadoberfläche von Schlacke und begrenzt man gleichzeitig die für den Ablauf der Reaktionen mit den Zusätzen interessierende Stahlzone. Diese Zusätze werden in die Leitung gegeben und treffen dort auf den Stahl, sobald der die Leitung verschliessende Boden geschmolzen und die Blaslanze durch die Leitung in das Badinnerste eingeführt und mit Gas, beispielsweise Stickstoff, beschickt ist. Die Eintauchtiefe der Leitung in den Stahl ist ziemlich gross und muss mindestens über die halbe Höhe des in der Pfanne befindlichen Bads reichen. Hierdurch werden einerseits der Kontakt zwischen Stahl und Zuschlägen und die Beaufschlagung in der von der Leitung begrenzten Zone unter dem

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Einfluss des im Bad aufsteigenden und zumindest einen Teil der Leitung durchströmenden Gases aktiviert und gefördert und verhindert, dass nicht oder nur schlecht gelöste Zusätze wieder an der Rohrwandaussenfläche emporsteigen und mit der den Leitungsumfang uraschiiessenden Schlacke in Kontakt gelangen, und andererseits sichergestellt, dass die mit Zusätzen angereicherte Masse tief in die Pfanne eingetragen und unter dem Einfluss der nahe am Pfannenboden eingeleiteten Umwälzung innerhalb kürzester Zeit gleichmässlg über die gesamte Badmasse verteilt wird.

Man erhält schliesslich ein sehr homogenes Bad, wie das die sehr geringen Analysenabweichungen der Blöcke gemäss dem folgenden Beispiel zeigen. Während sich die mit Zusätzen angereicherte Masse über das anfänglich noch nicht mit diesen Zusätzen in Kontakt befindliche Restbad verteilt, dürfte sehr wohl eine relativ geringe Vermischung von Stahl und Schlacke in der unteren Schicht der das in das Bad eingetauchte Rohr umgebenden Schlacke stattfinden, doch befinden sich zu diesem Zeitpunkt die Zusätze bereits weitgehend im gelösten Zustand und ist eine wesentliche Reduzierung an P₂OfT in der Schwimmschlacke nicht zu befürchten, wie dies die Endanalyse der Blöcke gemäss dem nachfolgenden Beispiel ausweist, wonach die Phosphorzunähme den Wert von 0.001 -0.002$ kaum übersteigt, d.h. die Menge des mit dem Ferromangan mit im allgemeinen zwischen 0.1 und 0.2 % P in das Bad eingebrachten metallischen Phosphors. So ist also durch Ausschalten jedweder bemerkenswerten Beeinträchtigung durch die Schlacke eine sehr hohe und reproduzierbare Wirkung der Zuschlagstoffe zu verzeichnen, was die sehr enge Übereinstimmung bei allen nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelten Abgüssen In analysenmässiger Hinsicht erklärt.

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Der Rahmen der Erfindung wird nicht verlassen, wenn die Badbewegung ganz oder teilweise mit Hilfe eines Gases oder eines Gasgemischs erzeugt wird, das über ein poröses Element wie beispielsweise einen zweckmässigerweise im Pfannenboden angeordneten Stein in das Bad eingeleitet wird, eventuell kombiniert mit einer mittels einer Tauchlanze bewirkten Umwälzung.

Beispiel

72 Tonnen Stahl aus Phosphorroheisen und mit 0.040 % O₉ 0.040 % Mn, 0*005 % P und 0.012 % S befinden sich in einer Giesspfanne von 26ΟΟ mm Durchmesser und 25ΟΟ mm Höhe. Ca. 2 Tonnen Schlacke mit ca. 5 % ^p^ schwin™^{611 au}f dem Stahl.

Eine Leitung von 1100 mm Durchmesser und I8OO mm Höhe bzw. Länge, deren unteres Ende mit einer konischen Kappe aus Blech verschlossen ist, wird so in das Bad eingelassen, dass die Eintauchtiefe 15OO mm beträgt. Das Blech schmilzt beim Einführen der Leitung. Eine Blaslanze mit einer Düsenöffnung von 6 mm wird sodann durch die Leitung hindurch bis ca. 10 cm vom Pfannenboden entfernt eingeführt. Stick-

stoff wird mit einem Druck von 4-5 kg/cm in das Bad geblasen und erzeugt eine kräftige. Badbewegung.

Durch das Innere der Leitung hindurch werden 70 kg Al in feinkörniger Form, 470 kg festen Ferromangans, 65 kg Al als Feinkorn, 15 kg Graphit und schliesslich nochmals 470 kg festen Ferromangans auf die schlackenfreie Metallbadoberfläche aufgebracht. Die Badbewegung zur Homogenisierung und Reinigung des Bades wird noch ca. 3 Minuten fortgesetzt.

Die extremen Gehalte aller zehn aus dem so behandelten Stahl hergestellten Blöcke waren wie folgt: P_Min O.OO6 %₉ ^PMax °·⁰⁰⁷ *' ^MnMin ^0M> ^Max ⁰^²' ^CMin ⁰^' ^CMax 0.152, S_Mln 0.014, _SMax 0.015, Al_141n 0.051, Al_Max 0.O₇O.

Verlangt war die folgende Analyse: C O.I5, Mn O.85, Al 0.04 - 0.10,

Patentansprü ehe 309819/08/* 5

Claims (1)

1. 2253B30

   PATENTANSPRÜCHE :

   1. Verfahren zur Behandlung von Stahl in einer Pfanne, dadurch gekennzeichnet₃ daß im Bereich einer Zone des in der Pfanne befindlichen Stahlbades die Badoberfläche von Schlacke befreit wird, daß durch diesen von Schlacke befreiten Teil der Badoberfläche wenigstens der größte Teil, vorzugsweise jedoch die Gesamtmenge zumindest derjenigen Zusätze zugegeben wird, die weniger dicht sind als die Schlacke und dadurch mit dieser unter Verringerung ihrer Sauerstoffaktivität reagieren können, und daß durch Einblasen eines Gases in der Nahe des Pfannenbodens gleichzeitig mit der Eingabe dieser Zusätze eine intensive Badzirkulation erzeugt wird, die das mit den anfänglich in diesem Badvolumen enthaltenen Zusätzen angereicherte Metall über die gesamte Badmasse hinweg verteilt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß der betreffende Teil der Badoberfläche dadurch schlackenfrei gemacht wird, daß eins Leitung durch die Schlacke hindurch in das Bad eingeführt wird, deren in das Bad eintauchende Ende durch eine bei Berührung mit dem Stahl zerstörbare Wandung verschlossen ist, wobei das Einführen der Leitung in der Weise erfolgt, daß ihr oberes Ende oberhalb des Schlackenniveaus verbleibt und ihr unteres Ende einwandfrei in das Stahlbad eingetaucht ist, und daß die Zusätze durch das Innere dieser Leitung eingesetzt werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine. Leitung von im wesentlichen zylindrischer Form, die an ihrem unteren Ende durch einen konischen Boden

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   verschlossen ist, verwendet wird.

   1. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leitung bis mindestens in die untere Hälfte des in der Pfanne befindlichen Bades entsprechend ihrer Länge eingetaucht wird.

   5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4·, dadurch gekenn zeichnet _t daß die Zuschläge im Fest- und Kaltzustand auf den schlackenfreien Teil der Badoberfläche geschüttet werden. ' . '

   6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß in direkter Nähe des Pfannenbodens ein neutrales oder inertes Gas eingeblasen wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasung zumindest teilweise mittels einer Lanze erfolgt, die vorzugsweise durch die Leitung hindurchgeführt wird.

   8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einblasung zumindest teilweise mittels eines porösen Elements erfolgt.

   9. Verfahren gemäß den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gaseinblasung spätestens bei Beginn der Einbringung der Zuschläge eingeleitet wird.

   10. Verfahren gemäß den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die mittels Gas erzeugte Badbewegung noch nach Beendigung des Einbringens der Zuschläge vorgehalten wird.

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