DE2658315C2

DE2658315C2 - Reduktionsmittel für die Stahlherstellung

Info

Publication number: DE2658315C2
Application number: DE19762658315
Authority: DE
Inventors: Masazi Ikoma Nara Uemura
Original assignee: AIKOH Co Ltd TOKYO JP; Aikoh Co Ltd Tokyo; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: AIKOH Co Ltd TOKYO JP; Aikoh Co Ltd Tokyo; Nippon Steel Corp
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1984-02-16
Also published as: DE2658315A1

Description

besteht, wobei der Kalk oder Kalkstein eine Korngröße von 1,65 mm oder kleiner und das Aluminium eine Korngrößenverteilung von über 1,65 mm... weniger als 5%, 1,65 bis 0,83 mm ... 75% und mehr, unter 0,83 mm... weniger als 20% aufweist

2. Reduktionsmittel in Gestalt von Formkörpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper durch Formpressen zylindrisch gestaltet ist.

möglich ist, die Basizität der Schlacke zu erhöhen und die Entschwefelung des geschmolzenen Stahls während der Reduktionsperiode zu steigern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß das Reduktionsmittel aus einer gleichförmigen Mischung aus

20 bis 50% bis 50°,b Aluminium
40 bis 80% Kalk oder Kalkstein
weniger als 5% Tonerde
weniger als 1 % Süiziumdioxid

weniger als 1 % Eisenoxide
weniger als 1 % Kohlenstoff

Die Erfindung betrifft ein Reduktionsmittel in Gestalt von Formkörpern für die Stahlherstellung, insbesondere für die Herstellung von rostfreiem Stahl. Derartige Reduktionsmittel sind bekannt (DE-PS 86 149) und dienen zur Förderung der Reduktion der Oxide von Metallen, wie Eisen, Chrom u. dgl. und der Entschwefelung des geschmolzenen Stahls, so daß die Stahlqualität verbessert und der Wirkungsgrad der Stahlerzeugung erhöht wird.

In der Reduktionsperiode des Frischens bei der Herstellung von rostfreiem Stahl wird normalerweise Silizium als Reduktionsmittel zugegeben, um Sauerstoff, welcher während der vorausgegangenen Oxidationsperiode im Überschuß zugegeben worden ist, zu entfernen und um oxidierte legierungsbildende Elemente, wie beispielsweise Cr, Mn und Fe, zu reduzieren. Die Zugabe von Silizium bewirkt jedoch die Entstehung von Süiziumdioxid, welches die Basizität der Schlacke verringert, wodurch die Entschwefelung verhindert wird.

Andererseits ist es, um das Reduktionsverfahren wirkungsvoll durchführen zu können, notwendig, Silizium in einer bestimmten Überschußmenge zuzufügen, und man benötigt zur Aufrechterhaltung einer geeigneten Höhe der Basizität der Schlacke eine beträchtliche Menge an Kalk u. dgl. Die Zugabe einer derartigen beträchtlichen Menge an Kalk u. dgl. erhöht jedoch die Schlackenmenge, wodurch die Steuerung des Si-Anteiles im geschmolzenen Stahl schwierig wird und somit der Stahlherstellungsprozeß beeinträchtigt wird.

Wenn weiterhin metallisches Aluminium, das ein höheres Reduktionsvermögen aufweist als Silizium, in nicht überzogenem Zustand zugegeben wird, reagiert das metallische Aluminium heftig mit dem Luftsauerstoff der Hochtemperaturatmosphäre des Schmelzofens und wird somit rasch verbraucht, so daß es nur wenig zur Reduktion der Oxide in der Schlacke und zur Entschwefelung des geschmolzenen Stahl beiträgt.

Aufgabe der Erfindung ist es demzufolge, ein Reduktionsmittel für die Stahlherstellung, insbesondere für die Herstellung von rostfreiem Stahl zu zeigen, mit dem es besteht wobei der Kalk oder Kalkstein eine Korngröße von 1,65 mm oder kleiner und das Aluminium eine Korngrößenverteilung von über 1,65 mm... weniger als 5%, 1,65 bis 0,83mm... 75% und mehr, unter 0,83 mm... weniger als 20% aufweist

Der Formkörper aus dem Reduktionsmaterial kann durch Formpressen zylindrisch gestaltet sein.

Während der Reduktionsperiode bei der Herstellung von insbesondere rostfreiem Stahl wird die Reduktion von Oxiden in der Schlacke und die Entschwefelung des geschmolzenen Stahls durch die Zugabe des Reduktionsmittel gemäß der Erfindung gefördert.

Durch die Zugabe des Reduktionsmittels nach der Erfindung wird das durch den Kalk oder Kalkstein geschützte Aluminium im wesentlichen daran gehindert, daß es durch Reaktion mit dem in der Luft vorhandenen Sauerstoff verbrennt Es schmilzt sofort in die Schlacke hinein und reduziert somit die in der Schlacke vorhandenen Oxide. Bekanntlich weist die Schlacke, welche CaO und AI₂O₃ im Verhältnis von 50 :50 enthält, einen Schmelzpunkt von etwa 1390⁰C auf, was der niedrigste Schmelzpunkt der Schlacke mit ähnlichen Zusammensetzungen ist. Um eine hochreaktive Schlacke herzustellen, ist es notwendig, eine hochfließfähige Schlacke oder eine Schlacke mit niedrigem Schmelzpunkt zu erzeugen. Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, eine Reduktionsmaterial vorzusehen, welches den Schmelzpunkt der Schlacke in einem Bereich von 1500⁰C oder niedriger hält, wenn Aluminium im Reduktionsmaterial die Oxide in der Schlacke reduziert, wobei Aluminium zu Aluminiumoxid wird und mit dem Kalk u. dgl., welche sich in der Nachbarschaft befinden, in die Schlacke schmilzt Während der Reduktionsperiode bei der Stahlherstellung schwimmt die geschmolzene Schlacke, welche bei den vorstehend beschriebenen Verfahrensschritten hergestellt worden ist, als Schicht auf der Oberfläche des geschmolzenen Stahls. Bei der bisher zur Anwendung gekommenen Siliziumreduktion kann das Frischen nur dann durchgeführt werden, wenn der Schmelzpunkt der Schlacke nach der Zugabe des Reaktionsmittels sich im Bereich von 1500⁰C bis etwa 1700°C befindet. Im Gegensatz dazu kann jedoch bei dem Reduktionsmaterial gemäß der Erfindung der Schmelzpunkt der Schlacke nach der Zugabe des Reduktionsmittels in einem Bereich von etwa 1500⁹C und darunter gehalten werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Schlacke immer hochfließfähig ist, wenn die Temperatur des geschmolzenen Stahls bei etwa 1700⁰C liegt. Während die Bestandteile der Schlacke, welche bei dem bisher zur Anwendung gekommenen Siliziumreduktionsverfahren hergestellt worden ist, in Anteilen wie SiO₂ 38—45%, Al₂O₃ 3-8% und CaO 50-55% vorlagen, sind die Bereiche der Schlackenbestandteile bei Verwendung des Reduktionsmaterials gemäß der Erfindung anders, und zwar SiO₂10-35%, Al₂O₃ 20-50% und CaO 32-50%.

In dem bisher angewendeten Reduktionsverfahren mit Silizium änderten sich die Verhältnisse im Ofen empfindlich mit der Schlackenzusammensetzung. Man benötigte daher bei der Stahlherstellung eine hohe Aufmerksamkeit und hohes Können des Bedienungspersonals. Mit Hilfe der Erfindung kann der Standardbetrieb leicht durchgeführt werden und die Reduktion der Schlacke wird gefördert, da die hergestellte Schlacke in hohem Maße fließfähig ist Demzufolge erleichtert die Erfindung den Betrieb bzw. Stahlherstellungsprozeß, verringert die Zeit, welche zur Stahlherstellung benötigt wird, stabilisiert den Betrieb, erhöht die Ausbeute der aus der Schlacke wiedergewonnenen Substanzen und verbessert die Entschwefelung. Um diese Wirkungen vollständig zu erreichen, genügt es, wenn das Reduktionsmaterial eine Zusammensetzung in folgendem Bereich aufweist: Aluminium 20—50% und Kalk od«".r Kalkstein *0—80%. Die Prozentgehalte der Komponenten werden in Abhängigkeit von den Stahlherstellungsbedingungen gewählt Ihre Mengen sind jedoch in der Weise begrenzt, daß die Schlackenbestandteile die im vorstehenden angeführten größeren Bereiche aufweisen. Um die vorstehenden Wirkungen zu erzielen, ist es vom Vorteil, für die verwendeten Kompoenten des Reduktionsmaterials gemäß der Erfindung, nämlich für Aluminium und Kalk oder Kalkstein, die Reinheit derselben so hoch wie möglich zu wählen. Die meisten dieser im Handel erhältlichen Komponenten können nur dann verwendet werden, wenn die Anteile der Verunreinigungen in bestimmten Grenzen gehalten sind. Diese Grenzen sind für Aluminiumoxid weniger als 5%, für Siliziumdioxid weniger als 1%, für Eisenoxid weniger als 1% und für Kohlenstoff weniger als 1%. Die Anteile an Aluminiumm und Kalk oder Kalkstein im Reduktionsmittel gemäß der Erfindung außerhalb der vorstehenden beschriebenen Zusammensetzungsbeeiche ist nicht ratsam, da ein Aiuminiumgehalt von wenig er als 20%, d. h. der unteren Grenze des Bereiches, keine ausreichende Reduktionsreaktion bewirkt und ein Aluminiumgehalt von mehr als 50%, d. h. von mehr als der oberen Grenze, keine noch bessere Wirkung hervorruft und somit lediglich die Herstellungskosten sich erhöhen würden. Ein Gehalt an Kalk oder Kalkstein von weniger als 40% erschwert die Aufrechterhaltung der Schlakkenbasizität auf einer geeigneten Höhe und ein Gehalt von mehr als 80% erhöht die Schlackenbasizität zu stark, um die Fließfähigkeit der Schlacke aufrechtzuerhalten, wodurch die Entschwefelung abnimmt.

Vor dem Schmelzen wird für Aluminium bevorzugt ein Korngrößenbereich gewählt von 1,65—0,83 mm (10—20 mesh nach Tyler), wobei 75% oder mehr innerhalb dieses Korngrößenbereichs liegt und der Anteil von größeren Partikeln als 1,65 mm geringer als 5% und der Anteil an Partikeln, welche größer als 0,83 mm sind, geringer als 20% ist.

Der Kalk oder Kalkstein hat eine Partikelgröße von 1,65 mm (10 mesh nach Tyler) oder kleiner. Diese Stoffe werden gleichförmig miteinander vermischt und durch Formpressen bei einem Druck von 147 χ 10⁵—196 χ 10⁵ Pa in eine zylindrische Form geeigneter Größe gebracht. Die Zylinder haben hierbei etwa einen Durchmesser von 40—60 mm und eine axiale Längsausdehnung von 20—30 mm. Die Gestalt und die Größe, zu denen das Reduktionsmaterial geformt wird, kann in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen und den sonstigen Anforderungen geändert werden.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindune im einzelnen beschrieben werden. Das Reduktionsmaterial gemäß der Erfindung wird hierbei beim Frischen eines rostfreien Stahles nach JIS-SUS 304 (AI-SI 304, BS304S15, DINX5CrNil8, NFZ5CN 18) in einem 50-1-Lichtbogenofen beschrieben. Das Reduktionsmaterial gemäß derErfindung wird durch Mischen von 30% Aluminium und 70% gebranntem Kalk und durch Formpressen der Mischung in Zylinderform mit einem Durchmesser von 50 mm und einer axialen Längsausdehnung von 25 mm unter Zuhilfenahme eines Druckes von 147 χ 10⁵Pa zubereitet Das Reduktionsmaterial, welches auf diese Weise gewonnen wird, wird in den geschmolzenen Stahl mit einer Zugaberate von 10 kg/t (geschmolzenen Stahls) unmittelbar nach der Entkohlung während der Reduktionsperiode zugegeben und für etwa 10 Minuten auf einer Tempeatur von 1800° C gehalten, bis das Material vollständig in die Schlacke geschmolzen ist. Die Reduktionsreaktion dauert gerechnet nach der Zugabe des Reduktionsmaterials 20 Minuten an und wird dann beendet Auf diese Weise wurden 60 Chargen gefrischt, wobei das Reduktionsmaterial gemäß der Erfindung verwendet worden ist Im Vergleich dazu wurde herkömmliches Siliziumchrom (40 Silizium-30 Chrom-Legierung) mit einer Zugaberate von 9 kg/t (geschmolzener Stahl) in 60 Chargen verwendet, wobei die übrigen Bedingungen unverändert geblieben sind.

Die Durchschnittsergebnisse der durchgeführten vergleichenden Versuche sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben:

Ofenanalyse	Reduktions	Herkömm
	material	liches
	nach der	Reduktions
	Erfindung	material
S-Gehalt des Stahls (%)	0,006-0,007	0,008-0,009
Abstichsausbeute (%)	97,4	96,5
Cr-Rückgewinnung (%)	96,0	94,5
Herstellungs	18,5	17,3
kapazität (t/h)
Schlacken
zusammensetzung
Cr₂O₃ (%)	4,86	15,0
FeO (%)	0,72	3,28
CaO (%)	37,1	29,3
MgO (%)	10,4	12,8
SiO₂ (%)	20,8	28,0
Al₂O₃ (%)	11,2	2,80
Basizität . CaO+ MgO _w„.,	*O OR*	1 <;n

SiO₂

Aus der vorstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß bei der Erfindung der Entschwefelungseffekt bzw. der Schwefelgehalt des Stahles um 0,001 -0,003% niedriger, die Abstiegsausbeute etwa 1% höher, die Chromrückgewinnung 1,5 höher und die Herstellungskapazität etwa 1 t/h besser aufgrund der Materialreduktion während der Herstellungszeit als beim herkömmlichen. Verfahren sind. Aufgrund der Eigenschaften der hegestellten Schlacke bei Verwendung des Reduktionsmaterials gemäß der Erfindung ist der Gehalt an Cr₂O₃ niedrig und die Basizität konnte auf einer geeigneten Höhe gehalten werden, um die Entschwefelungswirkung zu unterstützen bzw. zu erhöhen, wie das auch aus der Tabelle zu ersehen ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Reduktionsmittel in Gestalt von Formkörpern für die Stahlherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer gleichförmigen Mischung aus

20 bis 50% Aluminium
40 bis 80% Kalk oder Kalkstein
weniger als 5% Tonerde
weniger als 1 % Siliziumdioxid
weniger als 1 % Eisenoxide
weniger als 1 % Kohlenstoff