DE2253630C2

DE2253630C2 - Verfahren zur Behandlung von Stahl in einer Pfanne

Info

Publication number: DE2253630C2
Application number: DE19722253630
Authority: DE
Inventors: Alex Bauer; Ernest Glaesener; Ferdinand Goedert; Robert Dudelange Mousel; Francois Schleimer
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1971-11-09
Filing date: 1972-11-02
Publication date: 1984-11-29
Also published as: BE790764A; JPS4855116A; NL7214886A; CA978368A; GB1362637A; ATA947772A; NL173422C; IT975418B; LU64232A1; DE2253630A1; JPS5757530B2; AT332439B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Stahl in einer Pfanne gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art

Dieses Verfahren geht von einem Stande der Technik gemäß der DE-OS 19 62 964 aus. Legierungselemente und Desoxydationsmittel werden dabei unter gleichzeitigem Umrühren in Stangen- oder Drahtform zugesetzt, für welchen Zweck einzubringenden Stangen oder Drähte vertikal hängend mit ihren oberen Enden in einen Halter eingespannt sind, der sich senkrecht absenken läßt. Da die Stangen oder Drähte auf diesem Wege die Schlackenschicht durchdringen, unterliegen sie der erodierenden Wirkung derselben und können somit schnell aufgezehrt werden, wodurch der Kontakt mit den unteren, im flüssigen Stahl befindlichen Abschnitten verloren geht, die dann aufschwimmen und gleichfalls in die Berührungszone mit der Schlacke gelangen.

Insbesondere steht die Schlackenschicht dem Einbringen von Zusätzen dann entgegen, wenn sie in größerer Menge als Frischschlacke beim Abstechen in die Pfanne gelangt ist und dort in entsprechender Dicke auf dem flüssigen Stahl schwimmt. Von weiterem Nachteil ist hierbei noch, daß es zu Badverunreinigungen wegen in der Schlacke als P2O5 enthaltenen Phosphors durch eine Rückphosphorung kommen kann. Übliche Desoxidationsmittel sowie in der Pfanne zuzusetzende Legierungsbildner setzen nämlich in der Schlacke die Sauerstoffaktivität herab, so daß ein Teil der in der Schlacke enthaltenen Verbindungen, wie P₂O₅, reduziert werden und dann über die Kontaktfläche zwischen Stahl und Schlacke in den Stahl einwandern können. Vom leitend angegebenen Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde. Zusätze, die zum Zwecke der Desoxidation oder der Qualitätsabstufung gewählt werden, unter wirkungsmäßig und wirtschaftlich günstigeren Bedingungen als bisher bei gleichzeitiger Ausschaltung der Gefahr der Rückphosphorung in den flüssigen Stahl einzubringen. Diese Aufgabenstellung wird nach dem Vorschlag gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst, für den die Vorschläge der Unteransprüche 2 und 3 vorteilhafte Weiterentwicklungen vorsehen.

Man erreicht auf diese Weise mit völliger Sicherheit die Aufnahme der Zusätze durch den Stahl innerhalb des Rohres, ohne daß eine Schlackenreaktion eintreten kann. Das Innenvolumen des Rohres ist dank der vorgeschlagenen Eintauchtiefe für die vorgesehene Reaktion ausreichend groß. Die Zuschläge werden mittels des durchströnienden Gases aktiviert und gefördert, wodurch vermieden wird, daß nur schlecht gelöste Zusätze wieder an der Rohraußenfläche emporsteigen und dort mit der Schlacke schließlich in Kontakt gelangen. Dank der Umwälzung in der unmittelbaren Nähe des Pfannenbodens verteilen sich die Zusätze gleichmäßig über die gesamte Badmasse.

Das Einblasen von Gasen in flüssigen Stahl mittels eines in eine Pfanne unterhalb der Schlackenschicht eintauchenden Rohres ist nach »Stahl und Eisen«, 1959, Seiten 276 bis 288, bekanntgewesen. Jedoch wurde es im Zusammenhang mit der Umlaufentgasung angewendet, ohne daß dabei Legierungszusätze einzubringen waren. Auch wurden in der erwähnten Weise die Rohre nur ein kurzes Stück in den flüssigen Stahl eingetaucht, um zu einer wirkungsvollen Umlaufströmung zu kommen.

Weiterhin war es nach »Stahl und Eisen« 1963, Seiten 75 bis 80, bekannt, zum Zwecke einer feinen Gasverteilung innerhalb einer Schmelze einen sogenannten Spülstopfen zu verwenden, wenn im Vakuum Legierungszusätze über eine Schleuse in die Schmelze einzubringen waren.

Sofern Eisenschmelzen in ruhigem, also nicht durch Umrührung bewegtem Zustand mit spezifisch leichteren Stoffen behandelt werden sollten, war im übrigem nach der DE-AS 10 31818 bekannl, diese leichteren Stoffe mit e>nem Rohr, welches durch einen bei der Schmelztemperatur schmelzenden Deckel verschlossen gehalten wurde, in der unteren Hälfte der Pfanne einzubringen. Der ruhende Zustand der sich hierbei in einem Druckbehälter befindenden Schmelze verzögert indes die Verteilung der einzubringenden Zusätze beträchtlich.

Die Verteilung der eingebrachten Zusätze innerhalb der Schmelze ist nach dem Vorschlag der Erfindung besonders gleichmäßig. Dadurch, daß das Rohr und mit ihm die Lanze in der Nähe des Pfannenbodens endigen, muß nämlich die austretende Strömung, die aus Gas und aus mitgenommenen Zuschlägen besteht, am Pfannenboden eine Umlenkung erfahren, im Anschluß an welehe sie dann emporsteigen kann. Durch den Umlenkvorgang verteilt sich das eingebrachte Material besonders leicht über dem gesamten Pfannenquerschnitt.

Durch die Einbringung der Zusätze mit Hilfe einer das Rohr durchsetzenden Lanze wird weiterhin sichergestellt, daß eine Verstopfung am Ausgang des Rohres etwa durch Versinterung oder dergleichen mit Sicherheit vermieden wird. Der austretende Gasstrahl entfaltet vielmehr eine einem Injektor ähnliche Wirkung. Damit erlangen die Zuschläge im Bereich ihrer Einbringung eine erhöhte kinetische Energie, die im Sinne ihrer gleichmäßigen Verteilung innerhalb der Schmelze nutzbar wird.

Da die Einblasung eines zweckmäOig inerten Gases bereits bei Beginn der Einbringung der Zuschläge eingeleitet wird, vermischen sich letzlere auch sofort mit dem Flüssigen Stahl. Nach Beendigung des Einsetzens der Zuschläge wird schließlich die durch das Gas erzeugte Badbewegung noch kurze Zeit, beispielsweise 1

bis 3 Minuten, vorgehalten, um eine besonders gleichmäßige Homogenisierung zu erreichen und die Reinheit des Stahls zu erhöhen bzw. die Menge der Einschlüsse zu verringern.

Die Ausschaltung einer schädlichen Schlackereaktion beruht darauf, daß die Schlacke in keinen unmittelbaren Kontakt mit denjenigen Zusätzen gelangt, die geeignet wären, ihre Sauerstoffaktivität zu reduzieren und Verunreinigungen, insbesondere Phosphor, in das Bad hineinzureduzieren.

Die Abmessungen des zur Verwendung gelangenden Rohres richten sich nach den Abmessungen des metallurgischen Gefäßes, welches den flüssigen Stahl enthält; beispielsweise kann das Rohr aus einem mit feuerfestem Material verkleideten Metallkörper bestehen und einen zum Durchstoßen der Schlacke verschlossenen Blechboden aufweisen. Ein derartiges Rohr läßt sich bedarfsweise neu mit feuerfester Auskleidung zustellen und auch mit einem neuen, es verschließenden Blechzylinder versehen, der bei erneuter Benutzung im flüssigen Stahl leicht aufschmilzt, woraufhin die Lanze mit dem Gas beaufschlagt wird.

Man erhält schließlich ein sehr homogenes Bad, wie das die sehr geringen Analysenabweichungen der Blökke gemäß dem folgenden Beispiel zeigen. Während sich die mit Zusätzen angereicherte Masse Ober 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 getauchte Rohr umgebenden Schlacke stattfinden, doch befinden sich zu diesem Zeitpunkt die Zusätze bereits weitgehend im gelösten Zustand und ist eine wesentliche Reduzierung an P2O5 in der Schwimmschlacke nicht zu befürchten, wie dies die Endanalyse der Blöcke gemäß dem nachfolgenden Beispiel ausweist, wonach die Phosphorzunahme 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 Hin- sieht erklärt.

Beispiel

72 Tonnen Stahl aus Phosphorroheisen und mit 0,040% C, 0,040% Mn, 0,005% P und 0,012% S befinden sich in einer Gießpfanne von 2600 mm Durchmesser und 2500 mm Höhe. Ca. 2 Tonnen Schlacke mit ca. 5% P2Q5 schwimmen auf dem Stahl.

Eine Leitung von 1100 mm Durchmesser und 1800 mm Höhe bzw. Länge, deren unteres Ende mit einer konischen Kappe aus Blech verschlossen ist, wird so in das Bad eingelassen, daß die Eintauchtiefe 1500 mm beträgt Das Bleci, 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. Stickstoff wird mit einem Druck von 4—5 kg/cm² 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 schlak kenfreie 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^i, 0,006%, P_MM 0,007%, Mn_Mnl 0,84, Μη_Μί, 0,92, C_Mi„ 0,139, Cm« 0,152,SMz_nO₁OH₁S^₁0.015, A1_M,>, 0,051,A1_M« 0,070. Verlangt war die folgende Analyse: C 0,15, Mn 0,85, Al 0.04-0.10.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von Stahl in einer Pfanne, bei welchem Zusätze im wesentlichen ohne Berührung mit der Schlacke eingebracht und dann durch Umrühren der Schmelze mittels eines Gases verteilt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze in einem an sich bekannten Rohr mit am unteren Ende vorgesehenem, durch Berührung mit dem flüssigen Stahl zerstörbaren Verschluß mit dem Stahl zur Reaktion gebracht werden, welches Rohr bis wenigstens in die untere Hälfte des in der Pfanne befindlichen Bades eingetaucht wird, wobei mindestens während des Einbringens der Zusätze das Gas aus einer das Rohr durchsetzenden Lanze in unmittelbarer Nähe des Pfannenbodens eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseinblasung bei Beginn der Einbringung der Zuschläge eingeleitet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels Gas erzeugte Badbewegung noch nach Beendigung des Einbringens der Zuschläge vorgehalten wird.