DE3601337A1 - Verfahren zur herstellung hochlegierter staehle im sauerstoffblaskonverter - Google Patents
Verfahren zur herstellung hochlegierter staehle im sauerstoffblaskonverterInfo
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- C21C2007/0093—Duplex process; Two stage processes
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung hoch
legierter Stähle, insbesondere Stähle mit hohen Legierungsgehalten an
sauerstoffaffinen Elementen, wie Chrom und Mangan, im basischen
Sauerstoffblaskonverter.
Es ist bekannt, daß bei der Stahlherstellung unter Anwendung von
Sauerstoff alle Begleit- und Legierungselemente des Eisens, die eine
höhere Affinität zum Sauerstoff haben als das Eisen selbst, bei der
Entkohlung und Entphosphorungsbehandlung weitgehend verschlacken. Der
Herstellung hochlegierter Stähle, insbesondere Stähle mit hohen Ge
halten an Chrom und Mangan, sind daher im Sauerstoffaufblaskonverter
wirtschaftliche Grenzen wegen der hohen Abbrandverluste der Legie
rungselemente gezogen. Stähle mit Chromgehalten über 3% und Mangan
gehalten über 2% werden daher bevorzugt im Elektroofen oder im AOD-
Konverter hergestellt. Es ist zwar bereits bekanntgeworden, s. DE-AS
19 53 888 oder DE-AS 22 53 480, mit Chrom legierte Stahlschmelzen
unter Anwendung von Sauerstoff herzustellen. Hierzu bedarf es jedoch
einer Beeinflussung der Sauerstoffaktivität in der Schmelze, bei
spielsweise durch Beimischen von Verdünnungsgasen zum Sauerstoff oder
zur Einhaltung bestimmter Entkohlungsgeschwindigkeiten.
Die dazu erforderlichen Maßnahmen und Einrichtungen sind aber überaus
kompliziert und aufwendig, da sie eine fortlaufende Kontrolle des
Entkohlungsvorganges und eine entsprechende Änderung des dem Sauer
stoff beigemischten Inertgasanteiles voraussetzen. Außerdem wird die
Produktivität einer Anlage durch den verzögerten Reaktionsablauf
negativ betroffen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu
geben, mit dem im Sauerstoffblaskonverter hochlegierte Stähle, ins
besondere Stähle mit hohen Gehalten an Legierungselementen, deren
Sauerstoffaffinität größer ist als die des Eisens, ohne Schwierig
keiten und ohne Abbrandverluste während des Frischprozesses herge
stellt werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausge
staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren gliedert sich also in zwei Herstel
lungs- bzw. Verfahrensstufen des Konverterbetriebes mit den folgend
angegebenen metallurgischen Schritten:
Der Einsatz aus Eisenträgern, wie Schrott und Roheisen sowie
Schlackenbildnern wird im Konverter nach den üblichen Regeln der
Blasstahlerzeugung behandelt, d.h. entkohlt und unter basischer
Schlacke entphosphort und entschwefelt. Die Abstichtemperatur der
Schmelze wird in den für die Blasstahlerzeugung normalen Grenzen
gehalten.
Diese Schmelze wird in eine Pfanne konverterschlackenfrei abgesto
chen. Während des Abstichs wird die Schmelze desoxidiert und legiert.
Gleichzeitig wird durch neuerliche Zusätze von Schlackenkomponenten,
wie Kalk, Flußspat und ggf. Tonerde, eine hochbasische Schlacke er
zeugt.
Die Menge der Legierung richtet sich nach der für die Aufschmelzung
nutzbaren Wärmemenge der Schmelze. Die Zugabe von Reaktionsmitteln
zur Desoxidation bzw. Legierungseinstellung der Schmelze erfolgt ge
zielt in der Weise, daß die Konzentrationen an Silizium bzw. Alumi
nium in bestimmter Höhe über den Werten der Spezifikation der Soll
analyse liegen.
Die so desoxidierte und legierte Schmelze wird erneut in einen Kon
verter, der frei von oxidierender Schlacke ist, chargiert.
Für den Fall, daß die Wärmemenge der Schmelze nicht ausreicht, die
insgesamt geforderten Legierungsmengen beim Abstich aufzuschmelzen,
können die Legierungsmittel in unbeschränkter Höhe zu diesem Zeit
punkt in den Konverter chargiert werden. Für den Fall ist vorzugs
weise ein bodenspülender Konverter einzusetzen, so daß eine hinrei
chende Badbewegung gewährleistet ist. Die Schmelze wird nun erneut
mit Sauerstoff gezielt geblasen in der Weise, daß der in der Spezifi
kation zulässige Wert für das Reaktionsmittel, insbesondere Silizium,
nach Möglichkeit nicht unterschritten wird. Dadurch ist gesichert,
daß die weniger sauerstoffaffinen Elemente, wie z.B. Chrom und Mangan
etc., in der Schmelze nicht abbrennen. In dem seltenen Fall, daß die
Schmelze ausschließlich durch Aluminium desoxidiert ist, ist in ent
sprechender Weise zu verfahren.
Die gewünschte Temperatursteigerung der Schmelze läßt sich durch
Verbrennen der Reaktionsmittel, also insbesondere Silizium und Alu
minium, bei entsprechend überhöhter Konzentration sehr präzise in
kürzester Zeit erreichen.
Das Mitchargieren der beim Abstich erzeugten, hochbasischen Schlacke
führt zur Neutralisation der bei der Verbrennung der Reaktionsmittel
anfallenden sauer wirkenden Oxide. So wird verhindert, daß anderen
falls die saure Schlacke die gegebenenfalls vorhandenen phosphat
haltigen Schlackenanbackungen im Konverter angreift und sich mögli
cherweise mit Phosphaten anreichert. Die Phosphate würden nämlich
durch das desoxidierende Bad reduziert und damit einen unerwünschten
Phosphoranstieg in der Schmelze bewirken. Zusätzlich wird der Konver
terverschleiß vermindert.
Die endgültige Einstellung der geforderten Zusammensetzung der
Schmelze, insbesondere der an der Reaktion beteiligten Elemente, er
folgt beim Abstich oder bei der nachfolgenden Pfannenbehandlung.
Bei Schmelzen, die eine kombinierte Silizium-Aluminium-Desoxidation
erfordern, ist es wegen der höheren Sauerstoffaffinität des Aluminium
gegenüber dem Silizium notwendig, die Aluminium-Desoxidation beim
zweiten Abstich durchzuführen.
Vorteile des Verfahrens sind:
- 1. Durch die Aufteilung des Verfahrens in zwei Stufen werden die Abstichtemperaturen selbst bei höheren Legierungsgehalten und temperaturaufwendiger Nachbehandlung der Schmelze in vertretba ren Grenzen gehalten.
- 2. Niedrige Phosphorgehalte können ohne Schwierigkeiten eingehalten werden, obwohl die sonst zur Auflösung größerer Legierungs mittelmengen notwendigen hohen Temperaturen und die Gegenwart von sauerstoffaffinen Stoffen in hoher Konzentration der Ein stellung niedriger Phosphorgehalte entgegenstehen oder nur unter Inkaufnahme hoher Abbrandverluste dieser Legierungselemente mög lich ist.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert
werden.
Es ist Stahl mit folgender Analyse zu erzeugen:
185 t Stahlroheisen (4,3% C, 0,52% Si, 0,34% Mn, 0,090% P,
0,025% S) mit einer Temperatur von 1350°C,
35 t Schrott und 10 t Kalk werden in einen basisch zugestellten
Sauerstoffblaskonverter chargiert und mit 10 500 Nm³ Sauerstoff zu
einem Vormetall folgender Zusammensetzung gefrischt:
Das Vormaterial wird schlackenfrei in eine Umfüllpfanne abgestochen
unter gleichzeitiger Zugabe von 8,0 t FeCr (0,1% C, 80% Cr)
3,5 t FeSi (75% Si), 4,0 t Kalk und 0,5 t Flußspat.
Nach beendetem Abstich befinden sich in der Umfüllpfanne ca. 208 t
Rohstahl folgender Zusammensetzung:
Der Inhalt der Umfüllpfanne wird komplett - einschließlich Schlacke -
in den Sauerstoffblaskonverter zurückgefüllt. Bei gleichzeitigem
Bodenspülen mit mindestens 10 Nm³/min Spülgasdurchsatz erfolgt die
Zugabe von 20 t FeCr (0,1% C, 80% Cr) und 5 t Kalk.
Mittels 1700 Nm³ Sauerstoff wird das überschüssige Silizium verschlackt.
Die entstandene Wärme dient zum Aufschmelzen des Ferrochroms
und bewirkt eine Temperaturerhöhung des Rohstahls auf 1645°C.
Das Metall hat jetzt folgende Zusammensetzung:
Der zweite Abstich erfolgt schlackenfrei in eine Stahlgießpfanne
unter Zugabe von
1400 kg FeMn affine (1% C, 82% Mn)
300 kg FeSi (75% Si) und 250 kg Al
1400 kg FeMn affine (1% C, 82% Mn)
300 kg FeSi (75% Si) und 250 kg Al
Der fertige Stahl in der Gießpfanne hat folgende Zusammensetzung:
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung hochlegierter Stähle, insbesondere
mit hohen Legierungsgehalten an sauerstoffaffinen Elementen,
wie Chrom und Mangan, im Sauerstoffblaskonverter,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer ersten Herstellungsstufe der aus Eisenträgern und
Schlackebildnern bestehende Einsatz durch Sauerstoffblasen
unter der sich bildenden basischen Schlacke entkohlt, entphos
phort und entschwefelt und auf Abstichtemperatur erhitzt wird,
daß die Stahlschmelze unter Zurückhaltung der Konverterschlacke
abgestochen und während des Abstiches desoxidiert und legiert
und mit neuen Schlackenbildnern, wie Kalk, Flußspat und ggf.
Tonerde, eine hochbasische Schlacke erzeugt wird, wobei die
mindestens zur Desoxidation verwendete Menge an Reaktions
mitteln, insbesondere Silizium, höher ist als zur Erzielung der
vorgeschriebenen Zusammensetzung notwendig und die Menge der
Legierungsmittel nach der für den Aufschmelzvorgang vorhandenen
Wärmemengenreserve der Schmelze bestimmt wird,
und in einer zweiten Stufe die Schmelze in einen Sauerstoff
blaskonverter gefüllt und auf einem gewünschten Gehalt wenigstens
eines Desoxidationsmittels und die notwendige Endtemperatur
fertiggeblasen wird, ggf. unter Zugabe weiterer, zur Erzeugung
der Endanalyse notwendiger Legierungsmittel.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Herstellungsstufe in einem Sauerstoffblaskon
verter mit Bodenspüleinrichtung zur Erzielung einer Schmelzbad
bewegung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der über der normalen, zur Desoxidation oder Analysenein
stellung notwendigen Menge liegende Satz an Reaktionsmitteln -
in bezug auf ihren exothermen Reaktionsablauf - nach der Menge
der in der zweiten Stufe zuzusetzenden Legierungsmittelmenge
bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Silizium-Aluminium-beruhigten Schmelzen die zur Desoxi
dation und Analyseneinstellung notwendige Aluminiummenge der
Stahlschmelze beim Abstich nach der zweiten Herstellungsstufe
zugegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der ersten Herstellungsstufe bei Verwendung von Silizium
als Reaktionsmittel die während des Abstiches zugegebene Menge
bis zum 5fachen der normalen Desoxidationsmittelmenge beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der zweiten Herstellungsstufe die Schmelze mit der
Schlacke der Abstichbehandlung in den Sauerstoffblaskonverter
gefüllt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Legierungsmittel während der zweiten Stufe portionsweise
zugesetzt werden.
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