DE68906320T2

DE68906320T2 - Verfahren zur Herstellung von Stahl mit hohem Reinheitsgrad und sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt.

Info

Publication number: DE68906320T2
Application number: DE89113096T
Authority: DE
Inventors: Kazuhisa Hamagami; Masayuki Onishi
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1989-07-17
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2009-07-18
Also published as: BR8903612A; CA1336747C; AU624841B2; DE68906320D1; EP0351762A2; US4994108A; JP2575827B2; EP0351762B1; ES2040419T3; EP0351762A3; JPH0230711A; AU3822189A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein ein Herstellungs- oder Produktionsverfahren für Stahl mit hohem Reinheitsgrad und extra niedrigem Kohlenstoffgehalt.

Beschreibung des Standes der Technik

Üblicherweise wurde extra kohlenstoffarmer Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,006% durch Zubereitung einer Stahlschmelze mit Kohlenstoff in einem Bereich von größer gleich 0,01% und kleiner gleich 0,06% mittels eines Feinungsofens, die keinem Desoxidationsverfahren unterworfen und in der Form von nicht-beruhigtem Stahl bereitgestellt wurde, und durch Ausführen eines Vakuumdecarbonisierungsverfahrens hergestellt. In diesem üblichen Verfahren der Herstellung von Stahl mit extra geringem Kohlenstoffgehalt lag die Eisenkonzentration T.Fe im Eisenoxid der in der Pfanne zurückbleibenden Schlacke im Bereich von 8% bis 25%.
Im Verfahren der Vakuumdecarbonisierung wird die Umsetzung von Kohlenstoff mit Sauerstoff bewirkt, um Kohlenmonoxidgas zu erzeugen. Beispielsweise ist bekannt, daß für die Decarbonisierung einer Stahlschmelz mit einem Kohlenstoffgehalt von 400 ppm für die Verringerung des Kohlenstoffgehaltes auf 30 ppm 493 ppm Sauerstoff benötigt werden. Sauerstoff wird durch den in der Stahlschmelze enthaltenen Sauerstoff und den im Eisenoxid der Schlacke enthaltenen Sauerstoff zur Verfügung gestellt.
Hierfür war es erforderlich, einen hohen T.Fe in der Schlacke in der Pfanne aufrecht zu erhalten. Beim Decarbonisierungsverfahren für nicht-desoxidierten geschmolzenen Stahl mit Hilfe einer RH-Vakuumentgasungsvorrichtung ist die Umsetzung zwischen dem geschmolzenen Stahl und der Schlacke relativ gering, so daß auch nach dem Decarbonisierungsverfahren der T.Fe in der Schlacke relativ hoch bleibt. Die Schlacke kann mit einer Verunreinigung oder mit Verunreinigungen, beispielsweise Aluminium und so weiter, reagieren, wodurch die Sauerstoffkonzentration im geschmolzenen Stahl ansteigt und die Reinheit des erzeugten Stahls abnimmt. Darüberhinaus fließt die Schlacke mit hohem T.Fe in eine Gießwanne für kontinuierlichen Gießen, wodurch die Blockierung der Ausflußöffnung für das kontinuierliche Gießen ansteigt.
Aus diesem Grund ist in der japanischen ersten (ungeprüften) Patentveröffentlichung (Tokkai) Showa 59-70710 eine Technologie für die Verminderung von T.Fe in der Schlacke durch Bereitstellung eines Desoxidationsmittels in der Pfanne vorgeschlagen worden. Wie man feststellen kann, wird dies zu einem Mangel an für das Vakuumdecarbonisierungsverfahren erforderlichen Sauerstoffs führen, wenn das Oxidationsmittel in der Pfanne vorgelegt wird. Deshalb wird diese früher vorgeschlagene Technologie eines für die praktische Anwendung für die Erzeugung des Stahls mit extra niedrigem Kohlenstoffgehalt für nicht anwendbar gehalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Deshalb ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wirksames Verfahren zum Herstellen von Stahl mit hohem Reinheitsgrad und extra niedrigem Kohlenstoffgehalt zur Verfügung zu stellen, das den Nachteil oder die Fehler der gängigen Technik überwindet.
Zur Lösung der vorgenannten und anderer Aufgaben umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Stahl mit hohem Reinheitsgrad und extra niedrigem Kohlenstoffgehalt die Stufen der Zubereitung einer kohlenstoffarmen, nicht beruhigten Stahlschmelze mittels eines Feinungsofens, des Bereitstellens eines Desoxidationsmittels zu der Schlacke in der Pfanne, um die T.Fe-Konzentration in der Schlacke auf kleiner gleich 5% einzustellen, des anschließenden Durchführens eines Vakuumentgasungsverfahrens unter Aufblasen von Sauerstoff, um den Kohlenstoffgehalt im Stahl auf kleiner gleich 0,006% zu senken.
Vorzugsweise wird die T.Fe-Konzentration in der Schlacke auf kleiner gleich 2% eingestellt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das Verfahren zum Herstellen von Stahl mit hohem Reinheitsgrad und extra niedrigem Kohlenstoffgehalt die folgenden Schritte:
Herstellen einer kohlenstoffarmen, nicht-desoxidierten Stahlschmelze in einem Feinungsofen,
Zugabe eines Desoxidationsmittels zu dem aus dem Ofen zu einer Pfanne abgestochenen, erschmolzenen Stahl zum Einstellen von T.Fe in der Schlacke auf kleiner gleich 5%,
Durchführung eines Vakuumentgasungsverfahrens mit Hilfe einer Vakuumentgasungsvorrichtung unter Aufblasen von Sauerstoff auf das Bad aus erschmolzenem Stahl zur Verringerung des Kohlenstoffgehaltes auf weniger als oder gleich 0,006%.
Vorzugsweise wird T.Fe in der Schlacke auf kleiner gleich 2% eingestellt. Das Verfahren kann weiterhin das Rühren (In- Bewegung-Halten) der Schlacke nach Zugabe des Desoxidationsmittel umfassen. Das Rühren (In-Bewegung-Halten) der Schlacke kann mittels Blasenerzeugung durchgeführt werden. Alternativ kann das Rühren der Schlacke auf mechanischem Wege mittels einer in das Bad aus geschmolzenen Stahl eingefügten Rühreinheit durchgeführt werden.
Im bevorzugten Verfahren kann das Aufblasen von Sauerstoff mittels einer in einer Entgasungskammmer vorgesehenen Lanze erfolgen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung läßt sich aus der hier im folgenden genauen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung genauer verstehen, die jedoch nicht zu einer Einschränkung der einzelnen Ausführungsformen führen dürfen, sondern einzig zur Erläuterung und zum besseren Verständnis beigefügt sind.
In den Zeichnungen bedeutet:
Figur 1 eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der T.Fe-Menge in der Schlacke in einer Gießwanne und der Veränderung der Meßzahl für die Blockierung der Ausgußöffnung zeigt,
Figur 2 eine grafische Darstellung, die die Beziehung-zwischen dem T.Fe-Gehalt in der Schlacke und der Fehler-Meßzahl im Kaltwalzverfahren zeigt,
Figur 3 eine grafische Darstellung, die die T.Fe-Verteilung in der Schlacke nach dem Reformieren zeigt,
Figur 4 eine grafische Darstellung, die die T.Fe-Verteilung in der Schlacke nach dem Rühren der reformierten Schlacke zeigt,
die Figuren 5 (a) bis 5 (d) Abbildungen, die die Art und Weise zeigen, wie die Schlacke gerührt wird,
Figur 6 eine Abbildung, die eine Vorrichtung zum Vakuumentgasen für die Ausführung des bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt,
Figur 7 eine grafische Darstellung, die die Verteilung von Sauerstoff im Stahl durch Reformierung des Stahls zeigt, und
Figur 8 eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Gießmenge und der Blockierung der Ausgußöffnung zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Figur 1 zeigt die Beziehung zwischen der T.Fe-Menge in einer Schlacke, die während eines tatsächlichen Arbeitsganges in eine Gießwanne fließt, und Veränderungen der Blockierungs- Meßzahl in der Ausgußöffnung für kontinuierliches Gießen. Die Veränderung des Wertes der Ausgußöffnungsblockierung, auf die hier Bezug genommen wird, leitet sich von der Veränderung der Größe der Öffnung einer sich bewegenden Ausgußöffnung ab, die die Stahlschmelze mit einer Geschwindigkeit von einer Tonne/min ausfließen läßt. In der abgebildeten grafischen Darstellung bedeutet ΔN die Größenveränderung des Maßes der Ausgußöffnung. Ni+1 ist das Maß der Ausgußöffnung bei der (i+1)ten Beschickung(charge). Wie man aus Figur 1 ersehen kann, verringert eine kleinere T.Fe-Menge in der Gießwanne die Blockierung der Ausgußöffnung bei kontinuierlichem Gießen.
Im Hinblick daraufist der bevorzugte T.Fe-Gehalt (%) (T.Fe- Menge (kg/ch)/(Schlackenmenge(kg/ch)) in der Schlacke kleiner gleich 5% und liegt vorzugsweise bei 2%. Durch das Beschränken des T.Fe-Gehaltes in der Schlacke im bevorzugten Verhältnis, kann die Blockierung der Ausgußöffnung vermieden werden, so daß beim kontinuierlichen Gießen der praktische Arbeitsgang nicht beeinträchtigt wird.
Eine Verringerung des T.Fe-Gehalts in der Schlacke kann durch Zusatz eines Desoxidationsmittels, beispielsweise Aluminium, Aluminiumschlacke, wobei es sich um eine während der Raffination von Aluminium, Silicium und so weiter erzeugten Schlacke handelt, erzielt werden.
Beispielsweise kann, wie in Figur 3 gezeigt, durch Zusatz von 0,7 kg/t bis 1,0 kg/t zur Schlacke mit einem Gehalt von 10% bis 20% T.Fe der T.Fe-Gehalt in der Schlacke auf kleiner gleich 5% gesenkt werden. Weiterhin kann eine Verringerung des T.Fe-Gehaltes in der Schlacke durch Rühren (In-Bewegung- Halten) nach dem Zusatz von Aluminiumschlacke erzielt werden. Das In-Bewegung-Halten der Schlacke kann auf verschiedenen
Das In-Bewegung-Halten der Schlacke kann auf verschiedenen Wegen durchgeführt werden. Beispiele für praktisch anwendbare Methoden zum In-Bewegung-Halten der Schlacke, die einsetzbar sind, sind in den Figuren 5 (a) bis 5 (d) gezeigt. In Figur 5 (a) ist eine Methode zum Erzeugen von Blasen, die vom Boden aufsteigen, für das Durchblasen von Argongas vom Boden der Gießwanne aus für das In-Bewegung-Halten gezeigt. Figur 5 (b) zeigt das Erzeugen von Blasen durch Blasen von oben für das Durchblasen von Argongas durch eine in die Schlacke eingebrachte Lanze hindurch zum Zwecke des In-Bewegung- Haltens. Figur 5 (c) zeigt die mechanische Steuerung durch Rotation der Lanze für das Einblasen von Argongas. Figur 5 (d) zeigt die mechanische Steuerung mittels eines Rührstabs. In dem Experiment, in welchem die Begasung durch Durchblasen von Argongas durchgeführt wurde, konnte die Reformation der Schlacke auf einen T.Fe-Gehalt, der auf kleiner gleich 2% abgefallen war, erzielt werden.
Wie bezüglich der gängigen Technik festgestellt wurde, wird durch die Reduktion von T.Fe in der Schlacke während des Entgasungsverfahren ein Sauerstoffmangel verursacht. Das Entgasen wird, wie dargelegt, nämlich dadurch ausgeführt, daß man eine Oxidation von Kohlenstoff bewirkt. Deshalb wird durch die Reduktion von T.Fe in der Schlacke für das Absenken der Ausgußöffnungsblockierung während des kontinuierlichen Gießens die für die Entgasung erforderliche Sauerstoffmenge zu klein. Zur Kompensation des Sauerstoffs erfolgt in der gezeigten Ausführungsform wie in Figur 6 gezeigt während des Entgasungsverfahrens Oberwindfrischen mit Sauerstoff. Alternativ ist es möglich, den Sauerstoff direkt in die Stahlschmelze innerhalb einer Entgasungskammer einzublasen, indem eine Lanze in das Bad aus geschmolzenem Stahl eingebracht wird. Durch die Kompensation der Sauerstoffmenge durch Sauerstoffblasen kann die Entcarbonisierung wirksam durchgeführt werden, wobei der Kohlenstoffgehalt im Stahl kleiner gleich 0,006% verringert wird.
TEXT FEHLT
der Umrechnung der Zahl und der Länge der auf einer Rolle des Stahlbandes gebildeten Defekte auf einer Länge von 10 Meter in Relation zum T.Fe-Gehalt in der Schlacke. Wie man hieraus ersehen kann, kann bei einem T.Fe-Gehalt von weniger oder gleich 5%, vorzugsweise weniger oder gleich 2% eine deutliche Verringerung der Oberflächendefekte erreicht werden, die sich während des Kaltwalzens bilden.

BEISPIELE

Für eine Metallschmelze in einer aus einem Konverter abgestochenen Gießwanne wird die Aluminiumschlacke mit den folgenden Bestandteilen zugesetzt:
metallisches Al 52 Gew.-%
Al&sub2;O&sub3; 31,5 Gew.-%
SiO&sub2; 5,5 Gew.-%
Die Bedingungen und Ergebnisse des experimentellen RH- Entgasungsverfahrens sind in der beigefügten Tabelle gezeigt. Wie zu sehen ist, wurden Experimente für vier Beispiele, d. h. Beispiel 1 bis 4, durchgeführt.
Wie gezeigt bleibt durch den Zusatz von Aluminiumschlacke direkt nach Abstechen der Stahlschmelze aus dem Konverter der T.Fe-Gehalt in der Schlacke bei 1,8% bis 3,5%. Durch Reduktion des T.Fe-Gehaltes in der Schlacke liegt der Sauerstoffgehalt in der Stahlschmelze und der Schlacke im Bereich von 326 ppm bis 442 ppm. Andererseits liegt die tatsächlich benötigte Sauerstoffmenge für die Beispiele 1 bis 3 im Bereich von 494 ppm bis 662 ppm. Daraus läßt sich erkennen, daß eine Kompensation von Sauerstoff notwendig ist. Deshalb wurde in den Beispielen 1 bis 3 Sauerstoff durch Blasen durch die von oben eingeführte Blaslanze, wie in Figur 6 erläutert, zugeführt. Auf der anderen Seite erfolgte in Beispiel 4 kein Einblasen von Sauerstoff. Deshalb konnte in Beispiel 4 der Kohlenstoffgehalt während des RH-Entgasungsverfahrens nicht in befriedigender Weise vermindert werden.
Der durch das oben beschriebene Entgasungsverfahren auf diese Weise erzeugte, nicht-beruhigte Stahl wurde weiterhin durch den Zusatz von Aluminium in einer Menge von 1,2 kg/t bis 1,5 kg/t in einem Zeitraum vom 5 Minuten bis 10 Minuten weiter verarbeitet, um extra kohlenstoffarmen, beruhigten Stahl zu erzeugen. Der gebildete beruhigte Stahl besaß einen wesentlichen geringeren Gehalt an im Vergleich zu demjenigen, der durch ein übliches Verfahren erzeugt wurde, welches die Stufe der Reformation der Schlacke nicht beinhaltet.
Darüberhinaus konnte, wie in Figur 8 gezeigt, die Blockierung der Ausgußöffnung durch Einsatz des Stahls mit hohem Reinheitsgrad und außerordentlich niedrigem Kohlenstoffgehalt, der durch das bevorzugte Verfahren vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, beim kontinuierlichen Gießen wesentlich verringert werden. Darüberhinaus wurde die Verarbeitbarkeit des extra kohlenstoffarmen Stahls durch Heißwalzen und Kaltwalzen unter Bildung eines kaltgewalzten Bandes einer Dicke von 0,2 mm bis 0,3 mm getestet. Nach dem Kaltwalzen war die Meßzahl der Defekte 1/10 im Vergleich zu einem solchen, das aus dem durch das übliche Verfahren hergestellten Stahl hergestellt war.
Erfindungsgemäß kann also ein hoher Reinheitsgrad eines extra kohlenstoffarmen Stahls mittels eines einfachen Verfahrens erzielt werden. Während die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugte Ausführungsform offenbart wurde, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu erleichtern, sollte klar sein, daß die Erfindung auf verschiedene Weise gestaltet sein kann, ohne daß von ihrem Prinzip abgewichen werden müßte. Deshalb sollte klar sein, daß die Erfindung alle möglichen Ausführungsformen und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen umfaßt, die ausgestaltet werden können, ohne vom Prinzip der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen. Tabelle abgestochener Stahl Al-Schlacke vor Entcarbonisierung O&sub2;-Blasmenge und Zeitraum nach Entcarbonisierung Zeitraum für unberuhigtes Verfahren -Menge für die Entcarbonisierung Beispiel

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines extra kohlenstoffarmen Stahls hoher Reinheit in folgenden Stufen:

Zubereiten einer kohlenstoffarinen, nicht-beruhigten Stahlschmelze in einem Feinungsofen,

Zugabe eines Desoxidationsmittels zu dem aus dem Ofen zu einer Pfanne abgestochenen erschmolzenen Stahl zum Einstellen von T.Fe in der Schlacke auf weniger als oder gleich 5% und

Durchführen eines Vakuumentgasungsverfahrens mit Hilfe einer Vakuumentgasungsvorrichtung unter Aufblasen von Sauerstoff auf das Bad aus erschmolzenein Stahl zur Entkohlung auf einen Kohlenstoffgehalt von weniger als oder gleich 0,006%.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei T.Fe in der Schlacke auf weniger als oder gleich 2% eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem zusätzlich die Schlacke nach Zusatz des Desoxidationsmittels gerührt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem zusätzlich die Schlacke nach Zugabe des Desoxidationsmittels zur Einstellung von T.Fe in der Schlacke auf weniger als oder gleich 2% gerührt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schlacke durch Blasenbildung gerührt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Rühren der Schlacke auf mechanischem Wege mittels einer in das Bad aus dem erschmolzenen Stahl eingefügten Rühreinheit erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Blasen von Sauerstoff mittels einer in einer Entgasungskammer vorgesehenen Lanze erfolgt.