DE2710577A1

DE2710577A1 - METHOD OF REFRESHING STEEL

Info

Publication number: DE2710577A1
Application number: DE19772710577
Authority: DE
Inventors: Hannsgeorg Dr Ing Bauer; Erich Heinrich; Manfred Dr Ing Walter
Original assignee: Thyssen Edelstahlwerke AG
Current assignee: Thyssen Stahl AG
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1977-03-11
Publication date: 1978-09-14
Also published as: CA1115963A; BE864789A; JPS6010087B2; SE7802711L; SE435936B; JPS53113213A; GB1566379A

Description

Verfahren zum Frischen von Stahl.Process for refining steel.

Die Erfindung bezeiht sich auf Verfahren zum Frischen von Stahl, insbesondere hochchromhaltigem rostfreien Stahl auf niedrige Kohlenstoffgehalte bis unter 0, 03 % durch Auf- und/oder Einblasen von gasförmigem Sauerstoff auf bzw. in die Stahlschmelze, auf die durch Einblasen von Inertgas eine Rührwirkung ausgeübt wird.The invention relates to methods of refining steel, particularly high-chromium stainless steel, to low carbon contents to below 0.03% by blowing gaseous oxygen onto and / or into the molten steel to which Blowing in inert gas a stirring effect is exerted.

Früher war es üblich, sowohl das Schmelzen als auch das Frischen von Stahl im Schmelzofen, z.B. einem Elektrolichtbogenofen, vorzunehmen. Am Anfang der 60er Jahre wurden dann erste Überlegungen angestellt, den Ofen nur zum Einschmelzen zu verwenden und die Frisch- und Legierarbeit in einem nachgeschalteten Aggregat, z, B, einem Tiegel oder Konverter durchzuführen. Das hatte den entscheidenden wirtschaftlichen Vorteil, daß der Ofen stärker seiner eigentlichen Bestimmung zugeführt und rationeller arbeiten konnte. Die Chargenzeit ging auf etwa die Hälfte zurück. Im Ofen konnte demnach nahezu die doppelte Menge gegenüber der früheren Praxis erschmolzen werden.It used to be common practice to both smelt and refine steel in a smelting furnace, e.g. an electric arc furnace. At the beginning of the 1960s, the first considerations were made to only use the furnace for melting down and the Fresh and alloying work in a downstream unit, e.g. a crucible or converter. This had the decisive economic advantage that the furnace was stronger than its real Determination supplied and could work more rationally. The batch time decreased by about half. In the oven could therefore almost twice as much as in the previous practice.

In der Zwischenzeit sind verschiedene Verfahren für das Frischen der Schmelze in einem besonderen Gefäß bekanntgeworden. Das sogenannte AOD-Verfahren (Argon-Oxygen-Decarburization), wie es beispielsweise aus der DT-AS 1 508 280 bekannt ist, besteht darin, in die aus dem Schmelzofen in einen Konverter umgefüllte Stahlschmelze ein Argon-Sauerstoff-Gemisch ein- und durchzublasen. DabeiIn the meantime, various methods for refining the melt in a special vessel have become known. That So-called AOD process (Argon-Oxygen-Decarburization), as it is known for example from DT-AS 1 508 280, consists in to blow an argon-oxygen mixture into and through the molten steel that has been transferred from the furnace to a converter. Included

(die Aufgabe,
hat das Argongas als Inertgas! den Sauerstoffpartialdruck in der Schmelze zu verringern, um dadurch die Affinität des Sauerstoffs zum Kohlenstoff(the task,
has the argon gas as inert gas! to reduce the oxygen partial pressure in the melt, thereby increasing the affinity of the oxygen for the carbon

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gegenüber der zum Chrom zu erhöhen. Auf die Weise kann die Gefahr vermindert werden, daß beim Auf- oder Einblasen von Sauerstoff in eine chromhaltige Schmelze das Chrom oxydiert bzw. verschlackt und am Schluß des Frischvorgangs ersetzt werden muß.compared to that to increase chrome. In this way, the risk can be reduced that when inflating or blowing oxygen into a chromium-containing melt that oxidizes or slags chromium and has to be replaced at the end of the refining process.

Gegen Ende der 60er Jahre wurde ein weiteres Frischverfahren bekannt, nach dem in einem Schmelzofen, beispielsweise Heißwindkupolofen, hergestellte Stahlschmelze in einem Sauerstoff auf blaskonverter vorgefrischt und anschließend in einer Pfannenentgasungsanlage unter Vakuum durch Aufblasen von gasförmigem Sauerstoff fertiggefrischt wurde, siehe "Stahl und Eisen" 88 (1968), Seiten 153 bis 159. Durch dieses bekannte Verfahren war eine nahezu chrom verlustfreie Entkohlung der Stahlschmelze bis auf Kohlenstoffgehalte unter 0, 01 % möglich.Towards the end of the 1960s, another fresh process became known, according to which in a melting furnace, for example a hot blast cupola, The steel melt produced is pre-freshened in an oxygen blower converter and then in a ladle degassing system was fully refined under vacuum by blowing gaseous oxygen, see "Stahl und Eisen" 88 (1968), p. 153 to 159. This known process resulted in almost chromium loss-free decarburization of the steel melt down to the carbon content less than 0.01% possible.

Aus der DT-OS 1 458 901 war das Aufblasen von Sauerstoff oder einem Sauerstoff-Argon-Gemisch auf die Oberfläche einer in einem Tiegel befindlichen Stahlschmelze bekannt, wobei durch die Schmelze Argon oder ein Argon-Sauerstoff-Gemisch hindurchgeblasen wurde. Anstelle der Verwendung von Argon hat man auch bereits Dampf oder Methan (DT-OS 2 308 469) oder Öl (DT-OS 2 033 975) verwendet.From DT-OS 1 458 901 was the inflation of oxygen or a Oxygen-argon mixture on the surface of a steel melt located in a crucible known, whereby argon through the melt or an argon-oxygen mixture was blown through it. Instead of using argon, you already have steam or methane (DT-OS 2 308 469) or oil (DT-OS 2 033 975) is used.

Den Frischvorgang bei Unterdruck ablaufen zu lassen, ist ein für die Erzeugung von Ferro-Chrom auf die 30er Jahre zurückreichender Vorschlag (DT-PS 676 565), der für die Erzeugung von chromhaltigem Stahl in jüngerer Zeit in der US-PS 3 854 932 wieder aufgegriffen worden ist. In beiden Fällen wird gasförmiger Sauerstoff auf die Badoberfläche einer in einem Konverter befindlichen Schmelze aufgeblasen, wobei im Falle der US-PS Inertgas durch die Schmelze durchperlen gelassen wird,, um eine Rührwirkung auszuüben und das Frischen zu aktivieren.Letting the fresh process run under negative pressure is one for them Production of ferro-chromium. Proposal dating back to the 1930s (DT-PS 676 565) for the production of chromium-containing Steel has more recently been revisited in U.S. Patent 3,854,932. In both cases, gaseous oxygen is applied to the bath surface inflated a melt located in a converter, whereby in the case of the US-PS inert gas is bubbled through the melt, to have a stirring effect and activate the freshness.

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Wie schon erwähnt, bezweckten alle bisher bekannten Verfahren zum Frischen chromhaltiger Stahlschmelzen eine Oxydation des in der Schmelze befindlichen Chroms zu verhindern. Dies gelang mit mehr oder weniger Erfolg. In der Regel war es jedoch notwendig, den trotz aller Bemühungen verschlackten Chromanteil durch Zugabe von Chrom in metallischer Form oder als Vorlegierung, z. B. Ferro-Chrom, zu ersetzen. Als nachteilig bei den bekannten Verfahren wird auch empfunden, daß der apparative Aufwand verhältnismäßig groß ist, was für das ersterwähnte bekannte Verfahren des Vorfrischens im Tiegel und Fertigfrischens unter Vakuum in einer Pfannenentgasungsanlage ebenso gilt wie für das Frischen unter Vakuum z.B. gemäß US-PS 3 854 932. Bei dem AOD-Verfahren wirkt sich der hohe Argonverbrauch in wirtschaftlicher Hinsicht negativ aus.As already mentioned, all previously known methods for refining chromium-containing steel melts aimed at an oxidation of the To prevent molten chromium. This succeeded with more or less success. As a rule, however, it was necessary to use the In spite of all efforts, the chromium content slagged by adding chromium in metallic form or as a master alloy, e.g. B. Ferro-Chromium, to replace. It is also felt to be a disadvantage of the known methods that the outlay on equipment is relatively high is what the first-mentioned known method of pre-freshening in the crucible and final freshening under vacuum in a pan degassing system The same applies to refining under vacuum, e.g. according to US Pat. No. 3,854,932. The high argon consumption has an effect on the AOD process negative in economic terms.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Schaffung eines Verfahrens, das die erwähnten Nachteile bekannter Verfahren nicht aufweist und mit verhältnismäßig einfachen Mitteln ermöglicht, den Frischvorgang noch wirtschaftlicher zu gestalten, als dies mit bekannten Verfahren gelingt.The object of the present invention was to create a method which does not have the disadvantages of known methods mentioned and enables the freshening process with relatively simple means to make it even more economical than is possible with known processes.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß das Frischen mittels gasförmigen Sauerstoffs in an sich bekannter Weise zunächst bei Atmosphärendruck erfolgt, bis der Kohlenstoff auf etwa 0, 2 bis 0, 4 % abgesunken ist, und daß die Schmelze unmittelbar daran anschließend in demselben Gefäß bei fortgesetzter Rührung mittels Inertgas aber Unterbrechung der Zufuhr gasförmigen Sauerstoffs durch kontinuierliches Absenken des Drucks über dem Schmelzbad bis unter etwa 10 Torr unter Reduktion der beim Frischen gebildeten Metalloxyde solange auskochen gelassen wird, bis der gewünschte Endkohlenstoffgehalt erreicht ist.To solve this problem, it is proposed according to the present invention that the refining by means of gaseous oxygen in in a manner known per se is initially carried out at atmospheric pressure until the carbon has dropped to about 0.2 to 0.4%, and that the Immediately afterwards melt in the same vessel with continued stirring by means of inert gas but interruption of the supply gaseous oxygen by continuously lowering the pressure above the molten bath to below about 10 Torr while reducing the Metal oxides formed during the freshening process are allowed to boil until the desired final carbon content is reached.

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Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst in an eich bekannter Weise die in einem Ofen erschmolzene und in ein Gefäß, z. B. einen Konverter, umgefüllte chromhaltige Stahlschmelze unter Atmosphärendruck durch Auf- oder Einblasen von Sauerstoff vorgefrischt, bis der Kohlenstoff auf Werte über etwa 0, 2 bis 0, 4 % abgesunken ist. In demselben Gefäß wird daraufhin nach Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr aber weiterhin aufrechterhaltenem Durchperlen der Schmelze mit Inertgas zu ihrer Umrührung kontinuierlich der Druck abgesenkt, bis er etwa 10 Torr erreicht hat. Bei diesem Druck wird die Stahlschmelze auskochen gelassen, bis der gewünschte Endkohlenstoffgehalt erreicht ist. When carrying out the method according to the invention, the melted in a furnace and in a vessel, for. B. a converter, transferred molten steel containing chromium pre-freshened under atmospheric pressure by blowing in or blowing in oxygen until the carbon has dropped to values above about 0.2 to 0.4% . In the same vessel, after the oxygen supply has been interrupted but the melt is still bubbled through with inert gas to stir it, the pressure is then continuously reduced until it has reached about 10 Torr. At this pressure, the molten steel is boiled out until the desired final carbon content is reached.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß die beim Frischen unvermeidlich gebildeten Chrom- und Manganoxyde während des Auskochenlassens unter Vakuum reduziert werden, so daß sich die Schmelze an eigenem Chrom und Mangan wieder auflegiert. Eine Zugabe dieser Metalle als Ersatz für den beim Frischen verschlackten Anteil ist bei Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens also nicht in dem bisherigen Ausmaß erforderlich, wenn die Stahlanalyse vor dem Frischen auf Endgehalte eingestellt worden ist. Die beim Auskochenlassen der Schmelze unter Vakuum auftretende Reduktion von Chrom- und Manganoxyden läßt sich aus der folgenden Tabelle ersehen:Surprisingly, it turned out that when freshening Inevitably formed chromium and manganese oxides are reduced during the boiling under vacuum, so that the melt re-alloyed with its own chromium and manganese. An addition of these metals as a substitute for the portion that was slagged during the freshening process is included Exercise of the method according to the invention is therefore not necessary to the previous extent if the steel analysis for final contents before refining has been set. The reduction of chromium and manganese oxides that occurs when the melt is boiled out under vacuum can be seen from the following table:

Stahlbad-Steel bath nach dem Frischenafter freshening nach Vakuumafter vacuum . zusammensetzung. composition vor Vakuumanwendungbefore vacuum application behandlungtreatment CC. 0,25 %0.25% 0,013 %0.013% . Mn. Mn 0, 99 %0.99% 1,11 %1.11% CrCr 16,34 %16.34% 16,73 %16.73% °2° 2 650 ppm650 ppm 420 ppm420 ppm FeFe Restrest Restrest Temperaturtemperature 1780°C1780 ° C 1724°C1724 ° C

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Wie sich aus der Tabelle ergibt, steigt der Chromgehalt von 16, 34 % vor der Vakuumbehandlung auf 16, 73 % und der Mangangehalt von 0, 99 % auf 1,11%. Da Chrom und Mangan während der Vakuumbehandlung nicht zugesetzt worden waren, kann diese Erhöhung nur auf Reduzierung von Chrom- und Manganoxyden aus der Schlacke über dem Stahlbad zurückgeführt werden. Der bei der Chromreduktion freiwerdende Sauerstoff führt zu einer weiteren Verminderung des Kohlenstoffgehalts in der Schmelze.As can be seen from the table, the chromium content increases from 16.34% before vacuum treatment to 16, 73% and the manganese content of 0.99% to 1.11%. Since chromium and manganese were not added during the vacuum treatment, this increase can only can be attributed to the reduction of chromium and manganese oxides from the slag above the steel bath. The one in chromium reduction Released oxygen leads to a further reduction in the carbon content in the melt.

Wenn der Kohlenstoffgehalt auf Werte unter 0, 02 % verringert werden soll, können in vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Auskochenlassen unter Vakuum Oxyde, vorzugsweise in fester Form, z.B. als Eisensinter, zugesetzt oder die Auskochzeit unter Vakuum verlängert werden. Durch Reduktion dieser Oxyde unter Vakuum wird Sauerstoff frei, der unter Bindung an Kohlenstoff die Entkohlung fördert.If the carbon content is to be reduced to values below 0.02%, in an advantageous embodiment of the invention Process when boiling under vacuum oxides, preferably in solid form, e.g. as iron sinter, added or the boiling time can be extended under vacuum. By reducing these oxides under vacuum, oxygen is released, which is bound of carbon promotes decarburization.

Das Auskochenlassen unter Vakuum erfolgt bei Temperaturen über 1700 C. Die hierfür benötigte Zeit beträgt etwa 15 Minuten, wobei der während dieser Zeit auftretende Temperaturverlust um 60 C liegt.Boiling under vacuum takes place at temperatures above 1700 C. The time required for this is about 15 minutes, whereby the temperature loss occurring during this time is around 60 C.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten, die in zwei verschiedenen Gefäßen bzw. Aggregaten durchgeführt werden, besteht in einem geringen apparativen und auch zeitlichen Aufwand. Gegenüber bekannten unter Anwendung von Vakuum arbeitenden Frischverfahren hat das erfindungsgemäße Verfahren folgende Vorteile:The advantage of the method according to the invention over known methods that are carried out in two different vessels or units requires little equipment and time. Compared to known working with the use of vacuum Fresh process, the process according to the invention has the following advantages:

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es ist ein auswurffreies Frischen möglich; es entstehen also keine an der Konverteröffnung anbackende Spritzer, wie dies bei Frischen unter Vakuum der Fall ist; die Vakuum-Abdeckhaube kann daher einwandfrei dichtend aufgesetzt werden,it is possible to freshen up without being thrown out; so there are none Splashes sticking to the converter opening, as is the case with freshening under vacuum; the vacuum cover can therefore be put on with a perfect seal,

die Pumpleistung zur Erzeugung des Vakuums kann geringer sein als bei entsprechenden Aggregaten, die für die Durchführung der bekannten vollständig unter Vakuum ablaufenden Verfahren erforderlich sind, weil bei Erzeugung des Vakuums am Ende des Frischvorgangs nicht mehr so viel Gas abgepumpt werden muß, wie dies während des Aufblasens von Sauerstoff beim Frischen notwendig ist;the pump power for generating the vacuum can be lower than with the corresponding units that are used to carry out the known completely under vacuum processes are required because when the vacuum is generated at the end of the Fresh process no longer has to pump out as much gas as it does during the inflation of oxygen during freshening necessary is;

die Möglichkeit der Reduktion des beim Frischen verschlackten Chroms und Mangans ist bei bekannten Verfahren nicht in dem Umfang möglich wie bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; es läßt sich dadurch auf sehr einfache Weise verhältnismäßig teures Legierungs- oder Reduktionsmetall einsparen.the possibility of reducing the chromium and manganese slagged during refining is not included in the known processes Scope possible as when carrying out the method according to the invention; it can be relatively simple in this way save expensive alloy or reduction metal.

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Claims

Thyssen Edelstahlwerke Aktiengesellschaft 9 7 1 Π S 7 claims

1. A method for refining steel, in particular high-chromium stainless steel, to a low carbon content of below 0.03% by blowing and / or blowing gaseous oxygen onto or into the molten steel, on which a stirring effect is exerted by blowing inert gas characterized in that the refining by means of gaseous oxygen takes place in a manner known per se at atmospheric pressure until the carbon has dropped to about 0.2 to 0.4%, and that the melt immediately thereafter in the same vessel with continued stirring by means of inert gas interrupting the supply of gaseous oxygen by continuously lowering the pressure above the molten bath to below about 10 Torr by reduction of the metal oxides formed during refining will make long boil ge, until the desired final carbon content obtained.

2. A method for refining steel according to claim 1, characterized in that when boiling oxides, preferably in solid form, for. B. be added as iron sinter.

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