EP0512658B2 - Anlage zur Behandlung flüssigen Stahls und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Anlage - Google Patents

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EP0512658B2
EP0512658B2 EP92250092A EP92250092A EP0512658B2 EP 0512658 B2 EP0512658 B2 EP 0512658B2 EP 92250092 A EP92250092 A EP 92250092A EP 92250092 A EP92250092 A EP 92250092A EP 0512658 B2 EP0512658 B2 EP 0512658B2
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vacuum
melt
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Schönewolf Dr.-Ing. Georg
Jürgen Ing. Dörpinghaus
Horst Dieter Dr.-Ing. Schöler
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Vodafone GmbH
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Mannesmann AG
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    • 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
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum

Definitions

  • the invention relates to a method for the secondary metallurgical treatment of molten steel under vacuum.
  • the size of the individual parts of the system or their capacity is coordinated so that for one a certain amount of production ensures a smooth flow of materials within the process chain.
  • Figure 2 shows the original treatment sequence at just one vacuum level.
  • the on Variant 2 shown in Figure 3 shows the final treatment of the melt in a separate rinsing station in front.
  • Variant 3 ( Figure 4) contains a second treatment stand.
  • a further reduction in the clock sequence is limited by the availability of the conventional vacuum pump system, usually existing from water ring pumps and steam jets.
  • the invention is based on a known VOD system. This usually consists of a Combination of water ring pumps and the actual core of the vacuum system, the steam jets.
  • Fig. 6 the usual one is in the first line, labeled VAK-Stand 1 (container 1) Treatment process of a melt shown in a VOD system, as it results from Fig. 1, only with the modification that the treatment section F was moved to a conditioning stand.
  • VAK-Stand 1 container 1
  • the pretreatment is also carried out the melt in container 1 'is completed.
  • the first melt is now in a form not shown in FIG Condition level transferred and finished.
  • Container 1 is now ready to hold one third ladle available while the container 1 'by appropriate actuation of shut-off devices can be subjected to a low vacuum.
  • the purpose of the solution according to the invention is to increase the time utilization of the previous and downstream melting and casting equipment by z.
  • Fig. 5 is a timing diagram of the solution according to the invention including an electric arc furnace or converter and a continuous caster shown, the cycle time of the vacuum system Is 55 minutes.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
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  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur sekundärmetallurgischen Behandlung von Stahlschmelze unter Vakuum.
Anlagen dieser Art sind im Prinzip und hinsichtlich der technischen AusGestaltung der einzelnen Aggregate und Verfahrensstufen bekannt, z. B. aus Stahl u. Eisen 109 (1989), Nr. 22, Seite 1047 bis 1056. Die Rohstahlerzeugung wird dabei entweder in einem Elektrolichtbogenofen oder einem Konverter vorgenommen. Daran anschließend wird der flüssige Stahl einer Station zur sekundärmetallurgischen Behandlung zugeführt und fertiggemacht und letztlich auf einer Stranggießanlage bzw. als Blockstahl vergossen.
Eine derartige Prozeßkette ist auch aus einem Prospekt der Mannesmann Demag Hüttentechnik 6.15.3.11 E 08.90.2000 bekannt. Als Aggregat zur sekundärmetallurgischen Behandlung kommt hier eine VOD-Anlage zum Einsatz, s. Fig. 11 mit Beschreibung.
Die Größe der einzelnen Anlagenteile bzw. deren Kapazität ist so aufeinander abgestimmt, daß für eine bestimmte Erzeugungsmenge ein reibungsloser Materialfluß innerhalb der Prozeßkette gewährleistet ist.
Der Verfahrensablauf innerhalb der VOD-Station wird anhand von Bild 1 erläutert. Er gliedert sich in die Abschnitte A - F:
  • A - entspricht der Zeit für die Zuführung der Pfanne zum Ort der Behandlung sowie die Vorbereitung durch Inertgasanschluß und -einstellung der Spülintensität sowie Abdeckung mittels mit Feuerfestmaterial ausgekleidetem oder wassergekühltem Deckel. Letzterer reduziert die Zeit bei vorliegendem Beispiel um mehr als die Hälfte.
  • B - enthält das eigentliche Vakuumfrischen. Angenommen wurden Eingangs-C-Gehalte von 0,60 % und Si-Gehalte von 0,20 % für die Stahlgüte V2A. Entsprechend einer sich ändernden Analyse sind kürzere oder längere Zeiten in Rechnung zu stellen.
  • C - beinhaltet die Auskochzeit im Anschluß an das Sauerstofffrischen.
  • D - ist die Zeit für die Aufgabe der Schlackenbildner und der Reduktionsmittel. Im Falle des zum Einsatz gelangten Deckels mit ff-Material ist dieser zu diesem Zeitpunkt zu entfernen, was im Unterschied zu dem in der Anlage installierten wassergekühlten Deckel einen zeitlichen Mehrbedarf beansprucht.
  • E - umfaßt die Reduktionszeit, deren Dauer von Erfordernissen wie Reduktion, Entgasung, Entschwefelung abhängig ist.
  • F - bezieht sich auf die Analysenkorrektur sowie die Temperaturmessung mit den Einzelaktivitäten wie Probenahme, Temperaturmessung, Legierung, Kühlschrottzugabe, Abdecken der Pfanne.
    • Im Kontext mit den vor- bzw. nachgeschalteten Produktionseinrichtungen sind dabei die in den Bildern 2 bis 4 dargestellten Varianten möglich und bekannt.
    Bild 2 (Variante 1) gibt die ursprüngliche Behandlungsfolge an nur einem Vakuumstand wieder. Die auf Bild 3 dargestellte Variante 2 sieht die Schlußbehandlung der Schmelze in einem gesonderten Spülstand vor.
    Variante 3 (Bild 4) enthält einen zweiten Behandlungsstand. Eine weitere Reduzierung der Taktfolge ist begrenzt durch die Verfügbarkeit des herkömmlichen einen Vakuumpumpensystems, üblicherweise bestehend aus Wasserringpumpen und Dampfstrahlern.
    Diese bekannten Konzepte der Prozeßkette Schmelzeinrichtung - VOD-Anlage - Gießeinrichtung stellen keine grundsätzlichen Lösungen dar, die niedrigen Taktzeiten von Schmelz- und Gießeinrichtungen auch nur näherungsweise zu erreichen oder eine Anpassung aneinander vorzunehmen. Veränderungen innerhalb der einmal festgelegten Linie wären nur durch Einbeziehung einer kostenaufwendigen, zusätzlichen metallurgischen Einrichtung oder der Verlagerung der Fertigmachzeit der Schmelzen nach der Reduktionsbehandlung in einen gesonderten Spülstand möglich. Auch ist das Gesamtsystem unflexibel in bezug auf Änderungen metallurgischer oder gießtechnischer Verfahrensweisen, die sich auf die Taktzeit der einzelnen Stufen im Sinne einer Verkürzung dieser Taktzeiten auswirken.
    Zum Stand der Technik wird ferner auf das Buch H. Knüppel "Desoxidation UND Vakuumbehandlung von Stahlschmelzen", Bd. II "Grundlagen der Pfannenmetallurgie", Verlag Stahleisen m.b.H., 1983, Düsseldorf, DE, Textteil: S.257-260, S.306-309 und Bildteil: Abbildungen 4.53 und 4.60 verwiesen.
    Zum Stand der Technik gehört auch noch eine offenkundig vorbenutzte Anlage in Siegen/Geisweid.
    Diese war für die Aufnahme von zwei Kesseln ausgelegt. Das Tiefvakuum wurde durch dreistufige Dampfstrahlpumpen sowie zwei parallel laufende Wasserringpumpen erzeugt. Bei Erreichung eines bestimmten Druckes (10 Torr) konnte eine der Wasserringpumpen abgetrennt und für die Erzeugung eines mittleren Vakuums in dem zweiten Behälter eingesetzt werden.
    Eine gleichzeitige Erzeugung des Tiefvakuums und des mittleren Vakuums konnte aus vorrichtungstechnischen Gründen, d.h. durch den notwendigen gemeinsamen Einsatz der beiden Wasserringpumpen nicht erfolgen.
    Das Problem besteht also darin, eine Lösung zu finden, die mit geringstmöglichem Aufwand ein hohes Maß an Flexibilität und eine Anpassung der VOD-Behandlungszeit an die Taktzeiten der vor- bzw. nachgeschalteten Schmelz- und Gleßeinrichtungen gewährleistet.
    Die Erfindung geht von einer bekannten VOD-Anlage aus. Diese besteht im Regelfall aus einer Kombination von Wasserringpumpen und dem eigentlichen Kern der Vakuumanlage, den Dampfstrahlern.
    Nachfolgend soll die Erfindung näher erläutert werden, wobei Bezug genommen wird auf die Fig. 6 und 7.
    In Fig. 6 ist zunächst in der ersten Zeile, mit VAK-Stand 1 (Behälter 1) bezeichnet, der übliche Behandlungsablauf einer Schmelze in einer VOD-Anlage dargestellt, wie er sich aus Fig. 1 ergibt, lediglich mit der Abwandlung, daß der Behandlungsabschnitt F in einen Konditionierungsstand verlegt wurde.
    Nach Abschluß aller vorbereitenden Arbeiten (Zeitabschnitt A) wird im Behälter 1 gemäß Fig. 7 durch Einschalten der Wasserringpumpen 5' bei geschlossener Absperrvorrichtung 9, 9', 12 über die Saugleitung 10, 11' bei geöffneter Absperrvorrichtung 12' ein mittleres Vakuum von z.B. 180 mbar erzeugt. In diesem Zeitabschnitt B wird auf die Schmelze in der Gießpfanne 2 durch die Einrichtung zur Sauerstoffzufuhr 6' Sauerstoff auf die Schmelze aufgeblasen. Die Sauerstoffzufuhr kann auch über eine abbrennbare Lanze erfolgen.
    Gegen Ende dieses Abschnittes B, bei geringer werdendem Gasanfall aus der Schmelze, wird die Absperrvorrichtung 9' geöffnet und dafür die Absperrvorrichtung 12' geschlossen, so daß nunmehr der Behälter 1 von den Wasserringpumpen 5 und den Dampfstrahlern 4 auf ein gewünschtes Tiefvakuum bestimmter Größe gefahren wird. Während dieser Zeit kann weiterhin Sauerstoff geblasen werden. Nach Beendigung der Sauerstoffzufuhr schließen sich die Behandlungsschritte bzw. Behandlungsabschnitte C - Auskochen - und E = Reduzieren - (unter Einleiten von Spülgasen) an.
    Während dieser Behandlung im Behälter 1 wird in den VAK-Stand 2 (Behälter 1') eine weitere Pfanne 2 eingesetzt und es erfolgt eine Behandlung nach der für die erste Pfanne beschriebenen Art, d. h. es wird die Absperrvorrichtung 12 geöffnet, so daß im Behälter 1' ein mittleres Vakuum mit Hilfe der Wasserringpumpen 5' über die Rohrleitungen 10, 11 erzeugt wird.
    Mit Abschluß der Behandlungszeit E für die erste Pfanne im Behälter 1 ist gleichzeitig die Vorbehandlung der Schmelze im Behälter 1' abgeschlossen.
    Bei dem gewählten Beispiel wird nun die erste Schmelze in einem in Fig. 7 nicht dargestellten Konditionsierungsstand überführt und fertiggemacht. Der Behälter 1 steht jetzt für die Aufnahme einer dritten Gießpfanne zur Verfügung, während der Behälter 1' durch entsprechende Betätigung von Absperrvorrichtungen einem Tiefvakuum unterworfen werden kann.
    In dem vorliegenden Beispiel werden zwar stets als Einrichtungen für die Erzeugung eines mittleren Vakuums Wasserringpumpen benutzt und für die Erzeugung des Tiefvakuums eine Kombination von Wasserringpumpen und Dampfstrahlern, jedoch kann auch für das mittlere Vakuum eine Dampfstrahlanlage entsprechender Auslegung benutzt werden.
    Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird der Zweck verlolgt, eine höhere zeitliche Auslastung der vor- und nachgeschalteten Schmelz- und Gießeinrichtungen durch z. B. Sequenzguß beim Stranggießen bei höherer Schmelzleistung oder verringerter Größe der Ölen zu erreichen.
    Die erzielten Vorteile stellen sich dar als Produktionssteigerung der Anlage bei verringerten Investitions- und Betriebskosten, einer erhöhten Auslastung der Vakuumeinrichtung und erhöhte Anpassungsmöglichkeit der VOD-Behandlungen an die Taktfolge der Schmelz- bzw. Gießeinrichtungen.
    In Fig. 5 ist ein Zeitablaufsschema der erfindungsgemäßen Lösung unter Einbeziehung eines Elektrolichtbogenofens bzw. Konverters und einer Stranggießanlage dargestellt, wobei die Taktzeit der Vakuumanlage 55 min beträgt.
    Die durch die erfindungsgemäße Lösung möglichen Effekte sind der nachfolgenden Übersicht zu entnehmen mit ihren Auswirkungen auf Behandlungszeit, Produktivität bzw. Anlagengröße.
    Auswirkungen auf Veränderung der erfindungsgemäßen Lösung (Var. 4) gegenüber den vorbekannten Lösungen
    Var. 1 100 % bzw.t Var. 2 100 % bzw.t Var. 3 100 % bzw.t
    Behandlungszeit 37 % 50 % 54 %
    Produktivität 269 %/t 200 %/t 186 %/t
    Anlagengröße 37 t 50 t 54 t
    Dabei ist zu ergänzen, daß - gleiche Taktzeit vorausgesetzt - diese Effekte auch bei den vor- und nachgeschalteten Schmelz- und Gießeinrichtungen eintreten. Beispielsweise könnte im Vergleich mit Var. 3 (Fig. 4) bei der erfindungsgemäßen Lösung - gleiche Produktionshöhe vorausgesetzt - die Anlagengröße von 100 auf 54 t reduziert werden, dies sowohl im Hinblick auf Schmelzeinrichtung, Vakuum- und Stranggießanlage.

    Claims (1)

    1. Verfahren zur sekundärmetallurgischen Behandlung von Stahlschmelze unter Vakuum, mit
      den Verfahrensschritten
      1. Frischen der Schmelze unter gleichzeitiger Sauerstoffzufuhr (zeitabschnitt B),
      2. Auskochenlassen der Schmelze im Anschluß an die Sauerstoffzufuhr (Zeitabschnitt C),
      3. Zusatz von Reduktionsmitteln mit anschließender Behandlungszeit zur Entgasung und Entschwefelung der Schmelze (Zeitabschnitt D und E) und
      4. Analysenkorrektur und Legieren (Zeitabschnitt F)
      wobei mindestens ein Verfahrensschritt bei gleichzeitiger Einleitung eines weiteren Gases, insbesondere von Inertgasen,in die Schmelze vorgenommen wird und zwei Schmelzen in zwei Behältem gleichzeitig einem Vakuum ausgesetzt werden, wobei die Schmelze in dem einen Behälter, die vorher einer Vakuumbehandlung bei mittlerem Vakuum ausgesetzt war, einem durch eine aus Wasserringpumpen und Dampfstrahlem bestehende Einrichtung einem Tiefvakuum ausgesetzt wird und während dieser Zeit die Schmelze in dem anderen Behälter mittels einer gesonderten Wasserringpumpenstation einem mittleren Vakuum ausgesetzt wird, wobei die zeitliche Versetzung derart ist, daß mit Abschluß der Behandlungszeit E der Schmelze in dem einen Behälter unter Tiefvakuum, die Vorbehandlung der Schmelze in dem anderen Behälter unter mittlerem Vakuum abgeschlossen ist wobei das mittlere Vakuum 1 bar bis 200 mbar beträgt und das Tiefvakuum unterhalb von 200 mbar liegt.
    EP92250092A 1991-05-02 1992-04-23 Anlage zur Behandlung flüssigen Stahls und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Anlage Expired - Lifetime EP0512658B2 (de)

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    DE4114613 1991-05-02

    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
    EP0512658A1 EP0512658A1 (de) 1992-11-11
    EP0512658B1 EP0512658B1 (de) 1995-03-01
    EP0512658B2 true EP0512658B2 (de) 1998-07-01

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    DE (2) DE4114613A1 (de)
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    JPH05148528A (ja) 1993-06-15
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    DE4114613C2 (de) 1993-07-08
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