DE3003915A1 - METHOD FOR PRODUCING STEEL - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING STEELInfo
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Description
3 0:39153 0: 3915
1. Februar 1980 L-Hg/KFebruary 1, 1980 L-Hg / K
LUOSSAVAARA-KIIRUNAVAARA AKTIEBOLAG Stockholm/SchwedenLUOSSAVAARA-KIIRUNAVAARA AKTIEBOLAG Stockholm / Sweden
w Verfahren zum Herstellen von Stahl " w method of making steel "
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahl und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen von Stahl, der einen genau bestimmten Kohlenstoffgehalt hat.The invention relates to a method for the production of steel and in particular to a method for the production of steel, the has a precisely defined carbon content.
Kohlenstoff ist das wichtigste nichtmetallische Legierungselement in Stahl. Geringe Veränderungen des Kohlenstoffgehaltes des Stahles bewirken große Veränderungen seiner Eigenschaften.Carbon is the most important non-metallic alloying element in steel. Minor changes in the carbon content of the Steel cause great changes in its properties.
- 2 -030034/0615 - 2 - 030034/0615
3 O η 3 913 O η 3 91
■<■■ <■
Infolgedessen wird bei der Herstellung von Stahl immer große Sorgfalt darauf gerichtet, den genauen, gewünschten Kohlenstoffgehalt zu erhalten. Dies gilt besonders für Stahl mit hoher Festigkeit und ist auch in bezug auf Handelsstahl wichtig.As a result, great care is always taken in the manufacture of steel to obtain the exact carbon content desired to obtain. This is particularly true of high strength steel and is also important with respect to commercial steel.
Heutzutage wird Stahl in sehr großem Umfang durch Sauerstoff-Frisch- Verfahren im Konverter hergestellt. Bei diesen Verfahren wird geschmolzenes Roheisen oder Masseleisen mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 2 bis 4,5 % solange gefrischt, bis ein Stahl erhalten wird, der den gewünschten Kohlenstoffgehalt hat. Ein derartiges Frischen kann jedoch auch in Elektroöfen oder beheizten Öfen, beispielsweise Martin-Öfen bewirkt werden. Frischen ist dann ein besonders schnelles Verfahren, wenn es in Sauerstoffkonvertern durchgeführt wird, in denen das Frisch-Verfahren mit Sauerstoff oder sauerstoffreicher Luft bewirkt wird. Beim Schmelzen von 200 bis 300 t kann der Kohlenstoffgehalt in sehr kurzer Zeit, beispielsweise ca. 10 bis 20 Minuten auf geringe Werte reduziert werden. Es ist dann jedoch schwierig, das Frisch-Verfahren bei dem gewünschten Kohlenstoffgehalt zu stoppen. Infolgedessen wird häufig vorgezogen, das Frisch-Verfahren fortzusetzen, bis praktisch der gesamte Kohlenstoff die Schmelze verlassen hat, um dann das Bad des geschmolzenen Eisens auf den gewünschten Kohlengehalt zu karburieren, indem Produkte hinzugefügt werden, die einen hohen Kohlenstoffgehalt haben, beispielsweise Graphit. Das Frichen auf niedrige Kohlenstoffgehalte ist auch aus anderen Gründen erwünscht. So bewirkt dies, wenn dasNowadays, steel is being used to a very large extent by oxygen-fresh Process made in the converter. In this process, molten pig iron or ingot iron is combined with a Carbon content of about 2 to 4.5% refined until a steel is obtained which has the desired carbon content Has. Such freshening can, however, also be effected in electric ovens or heated ovens, for example Martin ovens will. Freshening is a particularly quick process if it is carried out in oxygen converters in which the Frisch process with oxygen or more oxygen-rich Air is effected. When melting from 200 to 300 t, the carbon content can be reduced in a very short time, for example can be reduced to low values for approx. 10 to 20 minutes. However, it is then difficult to apply the Frisch process to the desired Stop carbon content. As a result, it is often preferred to continue the Frisch process until practically all of the carbon has left the melt in order to then bring the bath of molten iron to the desired one To carburize carbon content by adding products that are high in carbon, for example Graphite. The frichening on low carbon is also desirable for other reasons. So do this if that
- 3 030034/0615 - 3 030034/0615
3 O!"; 3 9153 O ! "; 3 915
-r-ς--r-ς-
Eisen einen geringen Kohlenstoffgehalt erreicht hat, daß die Schmelze durch Einblasen des Sauerstoffes von gewissen Verunreinigungen, wie Phosphor, zu einem Grad gereinigt wird, der es als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Stahl guter Qualität geeignet macht.Iron has a low carbon content that the The melt is cleaned of certain impurities, such as phosphorus, to the extent that it is by bubbling in the oxygen makes it suitable as a starting material for the production of good quality steel.
Wenn geschmolzenes Eisen aufgekohlt wird, können diesem andere Legierungselemente zugefügt werden, um dem fertigen Stahl erwünschte Eigenschaften zu geben. Die Legierungselemente sollten jedoch nicht solche Substanzen enthalten, die im fertigen Stahl unerwünscht sind. Sie sollten auch leicht im Stahl lösbarWhen molten iron is carburized, other alloying elements can be added to make the steel desirable To give properties. However, the alloying elements should not contain substances that are in the finished product Steel are undesirable. They should also be easily detachable in the steel
und
sein sollten den Stahl so gering wie möglich abkühlen.and
should cool the steel as little as possible.
Es ist daher üblich, geschmolzenes Roheisen oder Masseleisen in der vorbeschriebenen Art und Weise bis auf geringe Kohlenstoffgehalte zu frischen, die erheblich unterhalb des beabsichtigten End-Kohlenstoffgehaltes liegen, bevor das Bad aufgekohlt wird. Der Kohlenstoffgehalt kann jedoch auch auf seinen genauen Wert mit einem geringeren Grad von Aufkohlung eingestellt werden, indem von einem direkt unterhalb des gewünschten End-Kohlenstoff gehaltes liegendem Wert ausgegangen wird.It is therefore customary to use molten pig iron or ingot iron in the manner described above, except for a low carbon content fresh ones that are well below the intended final carbon content before the bath is carburized. However, the carbon content can also be adjusted to its exact value with a lesser degree of carburization, by assuming a value that is directly below the desired final carbon content.
Es sind Schwierigkeiten beim Auffinden eines geeigneten Aufkohlungsmaterials festgestellt worden, das sowohl preiswert ist als auch die Möglichkeit bietet,das gewünscht Ergebnis beimThere are difficulties in finding a suitable carburizing material has been found that is both inexpensive and offers the possibility of achieving the desired result
- 4 030034/0615 - 4 030034/0615
Aufkohlen zu erhalten. Wenn also feingemahlene Kohle oder feingemahlener Koks verwendet wird, wird der Stahl verunreinigt, beispielsweise mit Phosphor, der in der Kohle oder im Koks vorhanden ist. Darüber hinaus werden, weil Kohle und Koks leichte Werkstoffe sind, sehr variirende Ergebnisse erreicht, wenn Kohle oder Koks dem Stahl hinzugefügt wird, wodurch es schwierig wird, eine genaue Analyse zu erhalten. Reine Kohlenstoffmaterialien, wie Graphit, sind leicht im Gewicht, teuer und schwierig in dem Stahlbad in der Weise zu lösen, daß reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden. Dadurch ergeben sich Fehler bezüglichjder Zusammensetzung des Stahles. Wenn beispielsweise Masseleisen verwendet wird, fällt die Temperatur des Stahlbades erkennbar. Darüber hinaus enthält Masseleisen Verunreinigungen, die in der Endstufe der Stahlherstellung häufig nicht in das Stahlbad gelangen dürfen.Get carburizing. So if finely ground coal or coke is used, the steel will be contaminated, for example with phosphorus, which is present in coal or coke. In addition, because coal and coke are lightweight materials, very varying results are achieved when coal or coke is added to the steel, thereby creating it becomes difficult to obtain an accurate analysis. Pure carbon materials such as graphite are light in weight Weight, expensive and difficult to dissolve in the steel bath in such a way that reproducible results are obtained. Through this errors arise in relation to the composition of the steel. For example, if ground iron is used, the Temperature of the steel bath recognizable. In addition, solid iron contains impurities that are used in the final stage of steel production often not allowed to get into the steel bath.
Ein Zweck der Erfindung besteht darin, ein fteues und zweckmäßiges Verfahren zu schaffen, durch das bei der Herstellung von Stahl ein genau bestimmter Kohlenstoffgehalt im Fertigstahl erlangt werden kann.One purpose of the invention is to be useful and useful To create a process through which a precisely defined carbon content in the finished steel during the production of steel can be obtained.
Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß Kohlenstoff eisen bzw. Eisenkarbid in einem geschmolzenen Stahlbad, das einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt als den gewünschten Endkohlenstoff gehalt des Stahls aufweist, in einer Menge gelöst wird, die den gewünschten End-Kohlenstoffgehalt ergibt.For this purpose it is provided according to the invention that carbon iron or iron carbide in a molten steel bath that has a lower carbon content than the desired final carbon Has content of the steel, is dissolved in an amount that gives the desired final carbon content.
- 5 030034/0615 - 5 030034/0615
3 O:' 3 9 1 53 O : '3 9 1 5
Auf diese Weise werden die Nachteile beseitigt, die in einem hohen Grade der Verwendung von üblichen Aufkohlungsmitteln anhaften, so daß ein gutes Resultat und ein hoher Grad an Präzision bezüglich der Zusammensetzung des Stahls mit einem preiswerten Material erreicht werden können. Kohlenstoffeisen bzw. Eisenkarbid, das nur Eisen und Kohlenstoff enthält, kann mit einem hohen Reinheitsgrad und mit einem relativ niedrigen Preis produziert werden. Kohlenstoffeisen bzw. Eisenkarbide, die unterschiedliche Zusammensetzungen haben können, beispielsweise Fe2C, Fe^C usw., haben im Vergleich zu Roh- oder Masseleisen einen hohen Kohlenstoffgehalt und sind leicht in Stahlbädern zu lösen, die niedrige Kohlenstoffgehalte haben. Die Lösung des Kohlenstoffeisens bzw. Eisenkarbides im Bad bewirkt nur eine relativ geringe Abkühlung des Bades, d.h. es führt nur zu einem geringen Temperaturverlust. Darüber hinaus sind Kohlenstoffeisen bzw. Eisenkarbid schwer, wodurch diese dem Stahlbad im wesentlichen verlustfrei hinzugefügt werden.können. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit besonderem Vorteil angewandt werden, wenn Stahl nach dem Sauerstoff-Frisch-Verfahren im Konverter erzeugt wird, bei dem die schnelle Frisch-Folge es schwierig macht, das Aufkohlen zu einem Zeitpunkt so genau zu stoppen, daß der genaue Kohlenstoffgehalt erhalten wird.In this way, the disadvantages inherent in a high degree of the use of conventional carburizing agents are eliminated, so that a good result and a high degree of precision with regard to the composition of the steel can be achieved with an inexpensive material. Carbon iron or iron carbide, which contains only iron and carbon, can be produced with a high degree of purity and at a relatively low price. Carbon iron or iron carbides, which can have different compositions, for example Fe 2 C, Fe ^ C etc., have a high carbon content compared to raw or solid iron and are easy to dissolve in steel baths that have low carbon contents. The solution of the carbon iron or iron carbide in the bath causes only a relatively slight cooling of the bath, ie it only leads to a slight temperature loss. In addition, carbon iron and iron carbide are heavy, which means that they can be added to the steel bath essentially without loss. The method according to the invention can be used with particular advantage when steel is produced in the converter according to the oxygen-fresh process, in which the rapid fresh-fresh sequence makes it difficult to stop the carburization at a point in time so precisely that the exact carbon content is obtained will.
Kohlenstoffeisen wird am besten in das Bad in Form von Partikeln eingebracht, die in einem Trägergas fein verteilt sind.Carbon iron is best introduced into the bath in the form of particles that are finely dispersed in a carrier gas.
- 6 030034/0615 - 6 030034/0615
30^391530 ^ 3915
Es ist jedoch auch möglich, das Kohlenstoffeisen in gesinterter Form in das Bad einzubringen, wodurch es unnötig ist, das Kohlenstoffeisen in einem im wesentlichen inerten Trägergas fein zu verteilen.However, it is also possible for the carbon iron to be sintered Form to be introduced into the bath, whereby it is unnecessary to put the carbon iron in a substantially inert carrier gas to distribute finely.
In dieser Beziehung ist es möglich, das hohe spezifische Gewicht des Kohlenstoffeisens auszunutzen, indem dieses dem Stahlbad in Form von Agglomeraten (Sinterteilen) hinzugefügt wird, die auch Desoxidationsagenzien, wie Aluminium, und/oder freien Kohlenstoff enthalten, um die Wirksamkeit der zuletzt genannten Zuschläge zu erhöhen.In this regard, it is possible to take advantage of the high specific gravity of carbon iron by adding it to the steel bath in the form of agglomerates (sintered parts) is added, which also contain deoxidizing agents, such as aluminum, and / or free Contain carbon to increase the effectiveness of the latter supplements.
Das Kohlenstoffeisen kann günstigerweise entweder in den Strom des fließenden Stahls oder auf den Boden eines Behälters oder einer Pfanne gebracht werden, in den oder in die der Stahljbingebracht wird, der einen geringeren Kohlenstoffgehalt hat, als der vorbestimmte End-Kohlenstoffgehalt.The carbon iron can either be placed in the stream of flowing steel or on the bottom of a container or beneficially a pan into which or into which the steel jing is placed which has a lower carbon content than the predetermined final carbon content.
Das Kohlenstoffeisen kann in ein unlegiertes Stahlbad oder in ein Stahlbad eingebracht werden, das bereits legiert worden ist. Das Kohlenstoffeisen kann jedoch auch gleichzeitig mit anderen Substanzen oder Zuschlagen eingebracht werden.The carbon iron can be placed in an unalloyed steel bath or in a steel bath that has already been alloyed. However, the carbon iron can also be used simultaneously with others Substances or additives are introduced.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Anzahl von Beispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of a number of examples.
- 7 030034/061 5- 7 030034/061 5
30 391530 3915
-<■- <■
Beispiel IExample I.
Ein Stahlschmelzbad mit einem Gewicht von 5800 kg, das in einem 6 t Elektrostahlofen enthalten war, hatte einen Kohlenstoffgehalt von 0,04 Gew.-%, der auf einen End-Kohlenstoffgehalt von 0,20 Gew.-% angehoben werden sollte. Zu diesem Zweck wurden 147,7 kg eines fein verteilten Kohlenstoffeisens bzw. Eisenkarbids mit einem Kohlenstoffgehalt von 6,5 Gew.-% mit Hilfe eines inerten Trägergases in das Bad injiziert. Wie berechnet werden kann, benötigt das Bad einschließlich des diesem hinzugefügten Kohlenstoffeisens eine Zugabe von 9,56 kg Kohlenstoff, um dessen Kohlenstoffgehalt auf 0,20 % zu erhöhen, und somit enthielt die Kohlenstoffeisencharge 9,6 kg Kohlenstoff. Auf diese Weise betrug die Genauigkeit des Kohlenstoffgehalts 99,6%. Die Ausgangstemperatur des Bades betrug 172O0C und fiel auf 1.61O0C während des Aufkohlungsprozesses ab.A molten steel bath weighing 5800 kg contained in a 6 ton electric steel furnace had a carbon content of 0.04% by weight which was to be increased to a final carbon content of 0.20% by weight. For this purpose 147.7 kg of a finely divided carbon iron or iron carbide with a carbon content of 6.5% by weight were injected into the bath with the aid of an inert carrier gas. As can be calculated, the bath, including the carbon iron added thereto, required an addition of 9.56 kg of carbon to increase its carbon content to 0.20 % , and thus the carbon iron charge contained 9.6 kg of carbon. In this way, the accuracy of the carbon content was 99.6%. The initial temperature of the bath was 172O 0 C and fell to 1,60 0 C during the carburizing process.
Der Kohlenstoffgehalt eines geschmolzenen Stahlbades, das 5980 kg wog, wurde von 0,19 Gew.-% auf 0,28 Gew.-% erhöht, indem dem Bad, während es in eine Pfanne gegossen wurde, 98,95 kg Kohlenstoffeisen mit einem Kohlenstoffgehalt von 5,7 Gew.-% hinzugefügt wurde. Die Menge des durch das Kohlenstoffeisen hinzugefügten Kohlenstoffes betrug 5,64 kg, während die Menge des im Bad gelösten Kohlenstoffes 5»63 kg war, was ein ErgebnisThe carbon content of a molten steel bath weighing 5980 kg was increased from 0.19% by weight to 0.28% by weight by the bath, while it was being poured into a pan, 98.95 kg of carbon iron with a carbon content of 5.7% by weight was added. The amount of by the carbon iron added carbon was 5.64 kg, while the amount of carbon dissolved in the bath was 5-63 kg, as a result
- 8 030034/061 5- 8 030034/061 5
BADBATH
3 O Γ 3 91 53 O Γ 3 91 5
4fr4fr
von 99,8 % ergibt. Die Ausgangstemperatur des Bades betrug 17000C und fiel während des Aufkohlungsprozesses auf 1615°C ab,of 99.8%. The starting temperature of the bath was 1700 0 C and fell off during the carburizing process at 1615 ° C,
Beispiel IIIExample III
Der Kohlenstoffgehalt eines geschmolzenen Stahlbades mit einem Gewicht von 5050 kg wurde von 0,03 Gew.-% auf 0,14 Gew.-% angehoben, indem dem Bad, während es in eine Pfanne gegossen wurde, 100 kg Kohlenstoffeisen mit einem Kohlenstoffgehalt von 5,67 Gew.-% hinzugefügt wurde. Die Menge des Kohlenstoffes, der durch das Kohlenstoffeisen hinzugefügt wurde, betrug 5,67 kg, während die Menge des Kohlenstoffes, der im Bad gelöst war, ebenfalls 5,67 kg betrug , was einem Ergebnis von 100 % entspricht. Die Ausgangstemperatur des Bades betrug 17100C und fiel während des Aufkohlungsprozesses auf 163O°C ab.The carbon content of a molten steel bath weighing 5050 kg was increased from 0.03% by weight to 0.14% by weight by adding 100 kg of carbon iron with a carbon content of 5% to the bath while it was being poured into a pan , 67 wt% was added. The amount of carbon added by the carbon iron was 5.67 kg, while the amount of carbon dissolved in the bath was also 5.67 kg, giving a result of 100 % . The starting temperature of the bath was 1710 0 C and fell off during the carburizing process to 163O ° C.
Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß Kohlenstoffeisen bzw. Eisenkarbid ein besonders gut geeigneter Zuschlag zur Aufkohlung ist, um den Kohlenstoffgehalt des geschmolzenen Stahles genau einzustellen. Eine Aufkohlung, die unter Verwendung von fein pulverisierter Kohle erfolgt, ergibt niemals die oben angegebenen Ergebnisse, während die Verwendung von Roheisen zu Aufkohlungszwecken bewirkt,daß das Bad extrem abgekühlt wird, d.h. um Temperaturen in der Größenordnung von 1500C. Darüber hinaus werden die Verunreinigungen, die im Roheisen enthalten sind, mit in den Stahl eingebracht.The above examples show that carbon iron or iron carbide is a particularly suitable addition for carburization in order to precisely adjust the carbon content of the molten steel. Carburization using finely pulverized coal never gives the results given above, while the use of pig iron for carburizing purposes causes the bath to be extremely cooled, ie by temperatures of the order of 150 ° C. In addition, the Impurities contained in the pig iron are also introduced into the steel.
BAD ORIGINAL 030034/0615 BATH ORIGINAL 030034/0615
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Legal Events
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| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |