EP0229586A2 - Verfahren zur Herstellung hochlegierter Stähle im Sauerstoffblaskonverter - Google Patents

Verfahren zur Herstellung hochlegierter Stähle im Sauerstoffblaskonverter Download PDF

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EP0229586A2
EP0229586A2 EP86730190A EP86730190A EP0229586A2 EP 0229586 A2 EP0229586 A2 EP 0229586A2 EP 86730190 A EP86730190 A EP 86730190A EP 86730190 A EP86730190 A EP 86730190A EP 0229586 A2 EP0229586 A2 EP 0229586A2
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Mannesmann AG
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/068—Decarburising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/005—Manufacture of stainless steel
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    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C2007/0093—Duplex process; Two stage processes

Definitions

  • the invention relates to a method for producing high-alloy steels, in particular steels with high alloy contents of oxygen-affine elements, such as chromium and manganese, in a basic oxygen blowing converter.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method with which high-alloy steels, in particular steels with high contents of alloy elements, whose oxygen affinity is greater than that of iron, can be produced without difficulty and without loss of burn-off during the fresh process in the oxygen blowing converter.
  • the method according to the invention is thus divided into two manufacturing or process stages of converter operation with the following metallurgical steps:
  • iron carriers such as scrap and pig iron as well as slag formers is treated in the converter according to the usual rules for the production of blown steel, ie decarburized and dephosphorized and desulfurized under basic slag.
  • the tapping temperature of the melt is kept within the normal limits for blowing steel production.
  • This melt is tapped into a pan without converter slag.
  • the melt is deoxidized and alloyed.
  • slag components such as lime, fluorspar and possibly alumina creates a highly basic slag.
  • the amount of the alloy depends on the amount of heat of the melt that can be used for the melting.
  • the addition of reactants for deoxidation or alloy adjustment of the melt takes place in such a way that the concentrations of silicon or aluminum are at a certain level above the values of the specification of the target analysis.
  • the thus deoxidized and alloyed melt is again charged into a converter that is free of oxidizing slag.
  • the alloying agents can be charged into the converter at an unlimited amount at this time.
  • a floor-flushing converter should preferably be used, so that a sufficient bath movement is ensured.
  • the melt is then blown again in a targeted manner with oxygen in such a way that the value for the reactant, in particular silicon, which is permissible in the specification is not undercut if possible. This ensures that the less oxygen-affine elements, such as chromium and manganese etc., do not burn in the melt.
  • the melt is only deoxidized by aluminum, the same procedure should be followed.
  • the desired temperature increase in the melt can be achieved very precisely in a very short time by burning the reactants, in particular silicon and aluminum, with a correspondingly excessive concentration.
  • the charging of the highly basic slag produced during the tapping leads to the neutralization of the acidic oxides resulting from the combustion of the reactants. This prevents the acidic slag from attacking any phosphate-containing slag caking in the converter and possibly enriching it with phosphates.
  • the deoxidizing bath would reduce the phosphates and thus cause an undesirable increase in phosphorus in the melt.
  • converter wear is reduced.
  • the final setting of the required composition of the melt, in particular of the elements involved in the reaction takes place during tapping or during the subsequent ladle treatment.
  • a steel is to be produced with the following analysis:
  • the primary material is slag-free tapped into a transfer pan with the simultaneous addition of 8.0 t FeCr (0.1% C, 80% Cr) 3.5 t FeSi (75% Si), 4.0 t lime and 0.5 t fluorspar .
  • the contents of the transfer pan are completely returned to the oxygen blower converter, including slag.
  • 20 t FeCr (0.1% C, 80% Cr) and 5 t lime are added.
  • the excess silicon is slagged with 1700 Nm3 oxygen.
  • the heat generated serves to melt the ferrochrome and causes the temperature of the crude steel to rise to 1645 ° C.
  • the metal now has the following composition:
  • the second tapping is done without slag in a steel ladle with the addition of 1400 kg FeMn affine (1% C, 82% Mn) 300 kg FeSi (75% Si) and 250 kg Al
  • the finished steel in the ladle has the following composition:

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochlegierter Stähle, insbesondere mit hohen Legierungsgehalten an sauerstoffaffinen Elementen, wie Chrom und Mangan, im Sauerstoffblaskonverter. Um ein Verfahren anzugeben, mit dem im Sauerstoffblaskonverter hochlegierte Stähle, insbesondere Stähle mit hohen Gehalten an Legierungselementen, deren Sauerstoffaffinität größer ist als die des Eisens, ohne Schwierigkeiten und ohne Abbrandverluste während des Frischprozesses hergestellt werden kann, wird vorgeschlagen, daß in einer ersten Herstellungsstufe der aus Eisenträgern und Schlackebildnern bestehende Einsatz durch Sauerstoffblasen unter der sich bildenden basischen Schlacke entkohlt, entphosphort und entschwefelt und auf Abstichtemperatur erhitzt wird, daß die Stahlschmelze unter Zurückhaltung der Konverterschlacke ab gestochen 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 Reaktionsmitteln, insbesondere Silizium, höcher 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 Schemlze in einen Sauerstoffblaskonverter 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.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung hochlegierter 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 Gehalten an Chrom und Mangan, sind daher im Sauerstoffaufblaskonverter wirtschaftliche Grenzen wegen der hohen Abbrandverluste der Legierungselemente gezogen. Stähle mit Chromgehalten über 3 % und Mangangehalten 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, beispielsweise 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 Sauerstoff beigemischten Inertgasanteiles voraussetzen. Außerdem wird die Produktivität einer Anlage durch den verzögerten Reaktionsablauf negativ betroffen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem im Sauerstoffblaskonverter hochlegierte Stähle, insbesondere Stähle mit hohen Gehalten an Legierungselementen, deren Sauerstoffaffinität größer ist als die des Eisens, ohne Schwierigkeiten und ohne Abbrandverluste während des Frischprozesses hergestellt werden können.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gliedert sich also in zwei Herstellungs- 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 abgestochen. 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 erzeugt.
    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 gezielt in der Weise, daß die Konzentrationen an Silizium bzw. Aluminium in bestimmter Höhe über den Werten der Spezifikation der Sollanalyse liegen.
  • Die so desoxidierte und legierte Schmelze wird erneut in einen Konverter, 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 Zeitpunkt in den Konverter chargiert werden. Für den Fall ist vorzugsweise ein bodenspülender Konverter einzusetzen, so daß eine hinreichende Badbewegung gewährleistet ist. Die Schmelze wird nun erneut mit Sauerstoff gezielt geblasen in der Weise, daß der in der Spezifikation 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 entsprechender Weise zu verfahren.
    Die gewünschte Temperatursteigerung der Schmelze läßt sich durch Verbrennen der Reaktionsmittel, also insbesondere Silizium und Aluminium, 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 anderenfalls die saure Schlacke die gegebenenfalls vorhandenen phosphathaltigen Schlackenanbackungen im Konverter angreift und sich möglicherweise mit Phosphaten anreichert. Die Phosphate würden nämlich durch das desoxidierende Bad reduziert und damit einen unerwünschten Phosphoranstieg in der Schmelze bewirken. Zusätzlich wird der Konverterverschleiß vermindert.
    Die endgültige Einstellung der geforderten Zusammensetzung der Schmelze, insbesondere der an der Reaktion beteiligten Elemente, erfolgt 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 vertretbaren Grenzen gehalten.
    • 2. Niedrige Phosphorgehalte können ohne Schwierigkeiten eingehalten werden, obwohl die sonst zur Auflösung größerer Legierungsmittelmengen notwendigen hohen Temperaturen und die Gegenwart von sauerstoffaffinen Stoffen in hoher Konzentration der Einstellung niedriger Phosphorgehalte entgegenstehen oder nur unter Inkaufnahme hoher Abbrandverluste dieser Legierungselemente möglich ist.
  • Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.
    • Beispiel
  • Es ist ein Stahl mit folgender Analyse zu erzeugen:
    Figure imgb0001
    • 1. Stufe Blasen
  • 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:
    Figure imgb0002
    • 1. Abstich
  • 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:
    Figure imgb0003
    • 2. Stufe Blasen
  • 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:
    Figure imgb0004
    • 2. Abstich
  • 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
  • Der fertige Stahl in der Gießpfanne hat folgende Zusammensetzung:
    Figure imgb0005

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, entphosphort 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 Reaktionsmitteln, 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 Sauerstoffblaskonver 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 Sauerstoffblaskonverter mit Bodenspüleinrichtung zur Erzielung einer Schmelzbadbewegung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der über der normalen, zur Desoxidation oder Analyseneinstellung 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 Desoxidation 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.
EP86730190A 1986-01-16 1986-11-20 Verfahren zur Herstellung hochlegierter Stähle im Sauerstoffblaskonverter Withdrawn EP0229586A3 (de)

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