DE3434894A1 - Verfahren zum frischen von roheisen - Google Patents

Verfahren zum frischen von roheisen

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Description

Thyssen Stahl AG
4100 Duisburg
Verfahren zum Frischen von Roheisen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum einstufigen Frischen von Roheisen zur Erzeugung von Stahl mit niedrigem Phosphorgehalt in einem metallurgischen Gefäß, insbesondere einem Konverter, bei dem ein überwiegend oder vollständig aus technisch reinem Sauerstoff bestehendes Frischgas von oben auf die Schmelze und vom Beginn des Sauerstoff-Aufblasens an bis zum Abstechen des gefrischten Stahls ein inertes Rührgas insbesondere von unten in die Schmelze eingeblasen werden.
Es ist seit langem bekannt, daß Phosphor einen ungünstigen Einfluß auf die Eigenschaften von Stahl ausübt. Abgesehen von bestimmten Stahlgüten, in denen Phosphor als Legierungselement bewußt zugese.tzt wird, strebt man bei den meisten Stahlgüten einen niedrigen Phosphor-Endgehalt in der Größenordnung von etwa 0,010 bis 0,030% an. Mit dem eingangs genannten bekannten Blasverfahren sind derartige Phosphorgehalte einstellbar.
Aus der DE-OS 33 18 332 ist ein Verfahren zur weiteren Herabsetzung des Phosphorgehaltes bekannt, indem ein entsiliziertes Roheisen in einen Konverter eingefüllt und Frischsauerstoff zusammen mit einem schlackenbildenden Mittel von oben auf das Roheisen und gleichzeitig
ein Gas aus der Gruppe Inertgas, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder deren Mischungen von unten in die Schmelze eingeblasen werden. Bei diesem Frischverfahren wird ein Phosphorendgehalt von 0,010 Gew.-% und weniger angestrebt.
Die Nachteile dieses Verfahrens liegen in einem großen Temperaturverlust der Schmelze, im Anfall zusätzlicher Schlackenmengen, die einer zusätzlichen Aufbereitung zugeführt werden müssen, und in erhöhten Eisenverlusten sowie einem größeren Verbrauch an Feuerfest-Material.
Nach einem aus der DE-OS 28 42 563 bekannten Verfahren wird in die unberuhigte Stahlschmelze im Frischgefäß nach oder kurz vor Beendigung des üblichen Frischvorganges, d.h. im Bereich eines Kohlenstoffgehaltes von weniger als 0,4% und nach weitgehender Entfernung der Frischschlacke mit Hilfe eines Fördergases CaCO3 und Na2CO3 im Verhältnis 1:1 mit einem Zusatz von Flußspat und/oder Eisenoxid in einer Menge von jeweils bis zu 30 Gew.-% des Carbonatgemisches so tief in die Schmelze eingebracht, daß die Gesamtschlacke durchgemischt und anschließend der Stahl unter Zurückhaltung der Behandlungsschlacke abgestochen und in an sich bekannter Weise in der Pfanne fertig gemacht wird. Auf diese Weise sollen Phosphorgehalte im Stahl von weniger als 0,001% erreichbar sein.
Bei einem weiteren aus der DE-OS 32 45 098 bekannten Verfahren wird der Stahl im Konverter nach der Entkohlung nicht oder nur in unerheblichem Umfang entphosphort und dann bei einer Temperatur, wie sie sich im wesentlichen nach der Verbrennung des Kohlenstoffes einstellt, in eine beheizbare Pfanne abgegossen, in welche dann in an sich bekannter Weise Entphosphorungsmittel eingeblasen werden.
Die Nachteile dieser beiden bekannten Verfahren bestehen wiederum darin, daß zusätzliche Schlackenmengen anfallen, die durch aufwendige Verfahren aufbereitet oder zur Deponie gefahren werden müssen. Weiterhin ergeben sich ebenfalls hohe Temperaturverluste durch Zusatz von Schlackenbildnern, die den Zusatz von Schrott verhindern.
Der Erfindung li.egt die Aufgabe zugrunde, während eines
Kombinierten
einstufigenySlasfrischverfahrens ohne zusätzlichen Aufwand den Phosphorgehalt von Roheisen auf weniger als 0,005 Gew.-% abzusenken.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Roheisen mit einem Mangangehalt von weniger als 0,2 Gew.-% in das Gefäß eingefüllt und das Frischen bis zu einem Phosphorendgehalt im Stahl bei Blasende von 0,005 Gew.-% oder weniger durchgeführt wird.
Bei den bekannten kombinierten Blasverfahren, bei denen Sauerstoff von oben und ein Rührgas von unten in die Schmelze eingeblasen werden, liegt der Mangangehalt des eingesetzten Roheisens im allgemeinen bei etwa 0,4 bis 0,8%, z.B. DE-Z "Stahl und Eisen" 104 (1984) Nr. 16,
S. 76 7 bis 773. Aus Bild 6 auf S. 769 ergibt sich ein Mangangehalt des eingesetzten Roheisens von etwa 0,50 bis 0,60%. Der Phosphorendgehalt nach dem Frischen liegt je nach Konvertergröße zwischen 0,020 und 0,010%, wie z.B. die Bilder 4, 9 und 12 auf den S. 37 bis 39 zeigen. In der DE-Z "Stahl und Eisen" 103 (1983) Nr. 4, S. 163 bis 165 wird zu einem anderen kombinierten Blasverfahren ein mittlerer Mangangehalt des Roheisens von 0,29% als ein sehr niedriger Wert bezeichnet (S. 165, linke Sp., 1. Abs. und Bild 5). Die erzielten Phosphorendgehalte im Stahl können dieser Veröffentlichung nicht entnommen werden.
In der Fachwelt herrschte bislang die Auffassung, daß Mangangehalte in der Größenordnung von 0,4 bis 0,8% im eingesetzten Roheisen erforderlich sind, um ein Blasverfahren durchführen zu können. Mit diesen Mangangehalten im Roheisen sollte verhindert werden, daß sich überhöhte Eisengehalte in der Schlacke bei Blasende von mehr als im Mittel 20% einstellen.
Der Erfindung liegt nun die überraschende Erkenntnis zugründe, daß beim Einsatz eines Roheisens mit einem Mangangehalt von weniger als 0,2% Phosphorendgehalte nach dem Frischen von 0,005% und weniger erreicht werden können. Dies wird ermöglicht ohne daß Nachteile entstehen, die bekannten Verfahren anhaften. Der Einsatz von Roheisen mit abgesenktem Mangangehalt kann durch die Verwendung von kostengünstigen Erzen mit geringem Mangangehalt im Hochofen und durch den Verzicht des Wiedereinsatzes von manganhaltigen Stahlwerksschlacken im Hochofenmöller ohne Schwierigkeiten und ohne Kosten erreicht werden.
Als Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrens wird es insbesondere auch angesehen, daß die niedrigen Phosphorendgehalte nach dem Frischen in einem einzigen Verfahrensschritt eingestellt werden können.
Wird das Roheisen nach einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Siliziumgehalt von 0,15 bis 0,35 Gew.-%, vorzugsweise von weniger als 0,30 Gew.-%, eingesetzt, so ergibt sich ein weiterer Vorteil im Hinblick auf eine Verringerung der erforderlichen Kalkmenge, die 20 bis 40 kg/t Rohstahl beim Frischen betragen kann. Auch hierdurch ergibt sich eine Verringerung der anfallenden Schlackenmenge. Die geringere Kalkmenge ^ entspricht dem niedrigeren Siliziumqehalt im angegebenen Bereich.
Bevorzugt wird es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner, daß das Roheisen ohne vorheriges Entsilizieren und Entphosphorn gefrischt wird. Das Roheisen kann also mit dem niedrigen Mangangehalt, wie es aus dem Hochofenprozeß stammt, unmittelbar anschließend in einem einzigen Blasvorgang ohne Schlackenwechsel auf niedrige Kohlenstoff-, Schwefel- und insbesondere Phosphorgehalte gefrischt werden.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Bei diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wurden 330 t Roheisen mit einer Temperatur von 13440C und einer Zusammensetzung von:
C 4,60 Gew.-%
20 Mn 0,17 Gew.-56
Si 0,35 Gew.-%
in einen Konverter zusammen mit 96 t Schrott eingesetzt. Als Frischgas wurde wieder technisch reiner Sauerstoff verwendet, der von oben auf die Roheisenschmelze aufgeblasen wurde. Die zugesetzte Kalkmenge betrug 51 kg/t Rohstahl.
Von Beginn des Sauerstoff-Aufblasens an bis zum Abstich des fertigen Stahles wurde Argon als Rührgas in einer
Menge von im Mittel 0,03 Nm /t min von unten in die Roheisenschmelze eingeblasen. Die Blasendtemperatur betrug 16400C. Eine-vProbe hatte die nachfolgende Zusammensetzung:
bei Blasende genommene 35
P 0 ,08 Gew.-%
S 0 ,018 Gew.-
Fe Rest
C 0,029 Gew.-% P 0,005 Gew.-%
Mn 0,0 7 Gew.-% S . 0,010 Gew.-%
Fe Rest
Die Schlackenmenge belief sich auf 99 kg/t Rohstahl, bei einem Eisengehalt der Schlacke von Fe =16,9 Gew-%.
ges
Beispiel 2
Bei diesem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wurden 316 t Roheisen mit einer Temperatur von 13000C und einer Zusammensetzung von:
C 4,68 Gew.-% P 0,08 Gew.~%
Mn 0,16 Gew.-% S 0,019 Gew.-%
Si 0,24 Gew.-% Fe Rest
in einen Konverter zusammen mit 95 t Schrott eingesetzt.
Als Frischgas wurde wieder technisch reiner Sauerstoff verwendet, der von oben auf die Roheisenschmelze aufgeblasen wurde. Die zugesetzte Kalkmenge betrug 31 kg/t Rohstahl.
Von Beginn bis zum Ende des Sauerstoff-Aufblasens wurde Argon als Rührgas von unten in die Roheisenschmelze ein-
geblasen, im Mittel 0,03 Nm /t-min. Die Temperatur der Schmelze bei Blasende betrug 16300C. Eine v,e^ Blasende
genommene Probe hatte folgende Zusammensetzung: 30
C 0 ,025 Gew.-% P 0,004 Gew.-%
Mn 0 ,08 Geu.-% S 0,017 Gew.-%
Fe Rest
Die Schlackenmenge belief sich auf 79 kg/t Rohstahl bei einem Eisengehalt der Schlacke Fe =17,9 Gew.-%.
Beispiel 3
5
Bei diesem nicht unter die Erfindung fallenden Vergleichsbeispiel wurden 305 t Roheisen mit einer Temperatur von 13400C und einer Zusammensetzung von:
C 4,60 Gew.-% P 0,10 Gew.-% Mn 0,61 Gew.-% S 0,019 Gew.-% Si 0,55 Gew.-% Fe Rest
in einen Konverter zusammen mit 105 t Schrott eingesetzt. 15
Als Frischgas wurde technisch reiner Sauerstoff verwendet, der von oben auf die Roheisenschmelze aufgeblasen wurde. Die zugesetzte Kalkmenge betrug 54 kg/t Rohstahl.
Von Beginn des Sauerstoff-Äufblasens an bis zum Abstich des fertigen Stahles wurde Argon als Rührgas/von unten in die Roheisenschmelze eingeblasen. Die Blasdauer betrug 18 min. Die Blasendtemperatur der Schmelze betrug 1625"C. -^-"> der Schmelze hatten die nachfolgende Zusammen-Setzung:
C 0,026 Gew.-% P 0,011 Gew.-%
Mn 0,22 Gew.-% S 0,011 Gew.-%
Fe Rest 30
Die Schlackenmenge belief sich auf 111 kg/t Rohstahl bei
einem Eisengehalt von Fe = 18,50 Gew.-%.
ges
<^Eine bei Blasende genommene
in'einer Menge von 0,03 Nm /t-min
Eine Gegenüberstellung der Ergebnisse aus dem Vergleichsbeispiel mit den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen 1 und 2 zeigt, daß bei Einsatz von Roheisen mit Mangangehalten von unter 0,20 Gew.-% in den Konverter die Phosphorendgehalte bei etwa gleichen Phosphorausgangsgehalten auf 0,005 Gew.-% und weniger erniedrigt werden können. Eine erhöhte Eisenverschlackung oder sonstige Verfahrensnachteile treten dabei nicht auf. Die eingesetzten Kalkmengen können darüber hinaus bei Absenken des Si-Gehaltes im Roheisen weiter verringert werden*.* Dadurch verringert sich die anfallende Schlackenmenge. Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Vergleichsbeispiel ist darin zu sehen, daß der Blasprozeß ruhig verläuft und der bekannte Auswurf von Schlacke und Stahl weitgehendst beseitigt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet zum Frischen von phosphorarmem Roheisen mit einem Anfangs-Phosphorgehalt von bis zu 0,2%, vorzugsweise bis zu 0,15%.
Der Kalk wird in stückiger Form (8 bis 40 mm) zu Beginn des Blasverfahrens zugesetzt. Die zugesetzte Kalkmenge bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt im wesentlichen vom Siliziumgehalt ab und ist nicht grö ßer~als bei Durchführung des gattungsgemäßen Verfahrens ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen.
Die Blasendtemperatur sollte höchstens 1650 0C betragen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden der Schlacke keine Flußmittel, wie Flußspat oder Tonerde, zugesetzt.
** s. Beispiel 2
35

Claims (3)

COHAUSZ & FLORACK PATENTANWALTSBÜRO 3434894 SCHUMANNSTR. 97 D-4000 DÜSSELDORFl Telefon: (02 ti) 68 33 46 Telex: 0858 6513 cop d PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ - O.pUng. R. KNAUF · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ · Dipl.-Ing. D. H. WERNER 18.09.1984 Ansprüche
1. Verfahren zum einstufigen Frischen von Roheisen zur Erzeugung von Stahl mit niedrigem Phosphorgehalt in einem metallurgischen Gefäß, insbesondere einem Konverter, bei dem ein überwiegend oder vollständig aus technisch reinem Sauerstoff bestehendes Frischgas von oben auf die Schmelze und vom Beginn des Sauerstoff-Aufblasens an bis zum Abstechen des gefrischten Stahls ein inertes Rührgas insbesondere von unten in die Schmelze eingeblasen werden, dadurch gekennzeichnet, daß Roheisen mit einem Mangangehalt von weniger als 0,2 Gew.-% in das Gefäß eingefüllt und das Frischen bis zu einem Phosphorendgehalt im Stahl bei Blasende von 0,005 Gew.-% oder weniger durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Roheisen mit einem Siliziumgehalt von 0,15 bis 0,35 Gew.-%, vorzugsweise von weniger als 0,3 Gew.-%, eingesetzt wird und daß 20 bis 40 kg Kalk pro t Rohstahl beim Frischen zugesetzt wird.
84/326
W/Ka
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Roheisen ohne vorheriges Entsilizieren und/oder Entphosphorn gefrischt wird.
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