EP4112750A1 - Method for determining phosphorus content in steel - Google Patents

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EP4112750A1
EP4112750A1 EP21182730.8A EP21182730A EP4112750A1 EP 4112750 A1 EP4112750 A1 EP 4112750A1 EP 21182730 A EP21182730 A EP 21182730A EP 4112750 A1 EP4112750 A1 EP 4112750A1
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EP
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phosphorus content
german
phosphorus
sum
steel
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Application number
EP21182730.8A
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Inventor
Rudolf Tober
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Voestalpine Stahl GmbH
Original Assignee
Voestalpine Stahl GmbH
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Publication date
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30Regulating or controlling the blowing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/064Dephosphorising; Desulfurising
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
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    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/4673Measuring and sampling devices

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the phosphorus content in steel according to the preamble of claim 1.
  • Phosphorus is usually undesirable in steel and is often regarded as a steel pest, since phosphorus causes harmful primary segregation during solidification, and secondary segregation can occur in the solidified state. Since it is hardly possible to achieve a homogeneous distribution of the phosphorus, the phosphorus content is kept very low and an upper limit of 0.006%-0.015% is aimed at for high-quality steels.
  • a method for determining the phosphorus content from other measured variables is known, with the phosphorus content being calculated from the bath temperature, the carbon burnup, the original carbon content of the melt and the amount of oxygen blown in.
  • the measured Tiron temperature is adjusted by various influencing factors, such as the amount of scrap (Wscrap), lime (Wlime) and pig iron (Wiron) used, as well as the proportions of phosphorus (w[P]iron) and silicon (w[Si] iron) corrected in pig iron.
  • the carbon burnup is determined from the amount of CO and CO2 in the exhaust gas. With this model it is possible to determine the phosphorus content in the range of ⁇ 0.003%.
  • the object of the invention is the development of a method with which the phosphorus content can already be determined with sufficient accuracy at the end of the blowing in of oxygen in order to be able to take specific suitable measures to reduce the phosphorus content in the molten steel.
  • a method is to be developed to positively influence the phosphorus content in the melt during the oxygen injection process.
  • the object of the invention is to develop a stable model for determining the phosphorus content with an accuracy of +/-0.002%, in particular +/-0.0015%, with a small number of easily ascertainable measured variables. In doing so, reference should primarily be made to measured variables that are already recorded in the steelmaking process anyway.
  • the basic idea is to use the carbon burn-off rate during the final phase of blowing oxygen into the LD converter, also taking into account known influencing variables such as the phosphorus potential in the melt, the amount of slag and the basicity of the slag, etc. to calculate the phosphorus content in the melt.
  • the carbon burn rate is determined from the exhaust gas analyses, in particular those for CO and CO2, and the exhaust gas flow, with these exhaust gas components CO and CO2 having to be determined very promptly, with a maximum delay of 30s, in particular a maximum of 20s.
  • the method is also based on using the also very important influencing variable temperature, which is available very soon after the end of blowing in oxygen with only a slight delay of a maximum of 120 seconds, in particular a maximum of 100 seconds, and thus provides an immediate result , which, in combination with the above parameters, now provides a quick and good forecast of the phosphorus content in the molten steel.
  • a development provides that the analysis values from the exhaust gas analysis, in particular the values of CO and CO2, are included in the calculation with a maximum delay of 30 s, in particular 20 s.
  • a further development provides that the carbon burnup is included in the calculation directly or logarithmically.
  • a development provides that the phosphorus content of the finished molten steel is measured using a chemical analysis, and the parameters of the calculation are continuously adjusted using these values, in particular using the Gauss method.
  • a development provides that the measured oxygen activity is included in the calculation.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Phosphorgehalts in einem Stahlbad während des LD-Prozesses, wobei nach und/oder während dem Einblasevorgang von Sauerstoff die Badtemperatur und der Phosphoranteil gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Phosphorkonzentration im Stahl durch die Analyse zumindest der Gehalte von CO und CO2 im Abgas und dem Abgasdurchfluss ermittelt wird, wobei der Phosphorgehalt aus dem geglätteten Kohlenstoffabbrand, der gemessenen Temperatur der Schmelze, der Phosphormenge im Konverter aus den eingesetzten Rohstoffen zu Beginn des Blasens, der eingesetzten Schlackenmenge und der Basizität der Schlacke ermittelt wird, wobei die Berechnung gemäß der Formel P=fdCdt,T,Psum,Sl,Bas,… erfolgt, wobei dabei ist:[P] ...Konzentration Phosphor im Stahl,dCdt ...C-Abbrand,T...Temperatur der Schmelze,P<sub>sum</sub> ...P-Menge im Konverter,Sl ...Schlackenmenge,Bas ...Basizität der Schlacke.The invention relates to a method for determining the phosphorus content in a steel bath during the LD process, the bath temperature and the phosphorus content being measured after and/or during the process of blowing in oxygen, characterized in that the course of the phosphorus concentration in the steel is determined by the analysis at least the CO and CO2 content in the flue gas and the flue gas flow is determined, with the phosphorus content being determined from the smoothed carbon burn-off, the measured temperature of the melt, the amount of phosphorus in the converter from the raw materials used at the start of blowing, the amount of slag used and the basicity of the slag calculated according to the formula P=fdCdt,T,Psum,Sl,Bas,... where:[P] ...concentration of phosphorus in steel,dCdt ...C burn-off,T... Melt temperature,P<sub>sum</sub> ...P quantity in the converter,Sl ...slag quantity,Bas ...basicity of the slag.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Phosphorgehalts in Stahl nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for determining the phosphorus content in steel according to the preamble of claim 1.

Phosphor ist im Stahl meist unerwünscht und wird oft als Stahlschädling betrachtet, da Phosphor bei der Erstarrung schädliche Primärseigerungen bewirkt, im erstarrten Zustand können Sekundärseigerungen auftreten. Da es kaum möglich ist, eine homogene Verteilung des Phosphors zu erreichen, wird der Phosphor-Gehalt sehr niedrig gehalten und für hochwertige Stähle wird eine obere Grenze von 0,006%-0,015% angestrebt.Phosphorus is usually undesirable in steel and is often regarded as a steel pest, since phosphorus causes harmful primary segregation during solidification, and secondary segregation can occur in the solidified state. Since it is hardly possible to achieve a homogeneous distribution of the phosphorus, the phosphorus content is kept very low and an upper limit of 0.006%-0.015% is aimed at for high-quality steels.

Bei der Herstellung von Stahl, insbesondere im LD-Prozess (mit Bodenspülung), muss so lange Sauerstoff eingeblasen werden, bis der Phosphorgehalt unter einen benötigten Maximalwert gefallen ist. Zum Zeitpunkt der Beendigung des Einblasens von Sauerstoff kann eine Probe genommen werden, deren Analysenergebnis Aufschluss über den erreichten Phosphorgehalt geben kann. Daraus könnten geeignete Maßnahmen wie Spülen oder Nachblasen zur allenfalls notwendigen Verringerung des Phosphorgehaltes in der Stahlschmelze abgeleitet werden. Jedoch kommt das Analysenergebnis zu spät, üblicherweise vergehen ca. 5 Minuten von der Probennahme bis zum Eintreffen des Analysenergebnisses, aus Produktivitätsgründen scheidet daher ein Warten auf das Analyseergebnis in der Regel aus. Um Probleme aus einer Nichteinhaltung des Phosphorgehalts zu vermeiden, muss über das tatsächlich erforderliche Maß nachgespült oder nachblasen werden. Deshalb wird meist mehr Sauerstoff eingeblasen als nötig, was jedoch hohe Kosten durch den eingesetzten Sauerstoff und die längere Verweilzeit bedingt.In the production of steel, especially in the LD process (with bottom flushing), oxygen must be blown in until the phosphorus content has fallen below a required maximum value. A sample can be taken when the oxygen injection is complete, the analysis result of which can provide information about the phosphorus content achieved. Suitable measures such as rinsing or after-blowing to reduce the phosphorus content in the molten steel, if necessary, could be derived from this. However, the analysis result comes too late, it usually takes about 5 minutes from the time the sample is taken until the analysis result arrives, so waiting for the analysis result is usually not an option for reasons of productivity. In order to avoid problems arising from non-compliance with the phosphorus content, the level of rinsing or blowing that is actually required must be exceeded. For this reason, more oxygen is usually blown in than necessary, which, however, results in high costs due to the oxygen used and the longer residence time.

Aus der CN103361461 A ist ein Verfahren zur Bestimmung des Phosphorgehalts aus anderen Messgrößen bekannt, wobei der Phosphorgehalt aus der Badtemperatur, dem Kohlenstoffabbrand, dem ursprünglichen Kohlenstoffgehalt der Schmelze und der Menge des eingeblasenen Sauerstoffs berechnet wird. Dabei wird der die gemessene Temperatur Tiron um verschiedene Einflussfaktoren, wie der eingesetzten Menge an Schrott (Wscrap), Kalk (Wlime) und Roheisen (Wiron), sowie den Anteilen an Phosphor (w[P]iron) und Silizium (w[Si]iron) im Roheisen korrigiert. Der Kohlenstoffabbrand wird aus der Menge an CO und CO2 im Abgas bestimmt. Mit diesem Modell ist eine Bestimmung des Phosphorgehalts im Bereich von ± 0,003% möglich.From the CN103361461A a method for determining the phosphorus content from other measured variables is known, with the phosphorus content being calculated from the bath temperature, the carbon burnup, the original carbon content of the melt and the amount of oxygen blown in. The measured Tiron temperature is adjusted by various influencing factors, such as the amount of scrap (Wscrap), lime (Wlime) and pig iron (Wiron) used, as well as the proportions of phosphorus (w[P]iron) and silicon (w[Si] iron) corrected in pig iron. The carbon burnup is determined from the amount of CO and CO2 in the exhaust gas. With this model it is possible to determine the phosphorus content in the range of ± 0.003%.

Aus der CN110954670 A ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Vorhersage des Phosphorgehalts in einem Konverterbad bekannt. Dabei wird ausgehend vom Phosphorgehalt des Roheisens für jede Zeitperiode des Einblasens von Sauerstoff die Änderung des Phosphorgehalts des Bads bestimmt. Als Parameter gehen in diese Änderung die aktuelle Badtemperatur, die Schlackenreaktion und der Anteil von Eisen in der Schlacke ein.From the CN110954670A a method for the continuous prediction of the phosphorus content in a converter bath is known. Based on the phosphorus content of the pig iron, the change in the phosphorus content of the bath is determined for each time period in which oxygen is blown in. The current bath temperature, the slag reaction and the proportion of iron in the slag go into this change as parameters.

Der Einsatz solcher Prognoseverfahren scheiterte bisher an der Genauigkeit der Vorhersage bekannter Berechnungsverfahren. Zusätzlich ist ein hoher mathematischen Aufwand für die Implementierung und der Notwendigkeit der Erfassung einer hohen Anzahl an Messgrößen und Parametern notwendig. Insbesondere können bei einer Änderungsbestimmung des Phosphors über eine hohe Anzahl von Zeitschritten, geringe Fehler in den Startparametern zu hohen Abweichungen der Ergebnisse und daher unbrauchbaren Prognosewerten führen.The use of such prognosis methods has so far failed due to the accuracy of the prediction of known calculation methods. In addition, a high mathematical effort is necessary for the implementation and the need to record a large number of measured variables and parameters. In particular, when determining a change in the phosphorus over a large number of time steps, small errors in the start parameters can lead to large deviations in the results and therefore unusable prognosis values.

Aus der AT406587 B1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Kohlenstoffabbrand verwendet wird, um das Ende das Blasvorgangs beim LD-Prozess zu ermitteln. Dabei wird jedoch ausschließlich auf den Kohlenstoffgehalt des Stahls geschlossen, es gibt keinen Hinweis auf eine Anwendbarkeit eines solchen Verfahrens für die Bestimmung des Phosphorgehalts.From the AT406587 B1 a method is known in which the carbon burnup is used to determine the end of the blowing process in the LD process. However, only the carbon content of the steel is inferred; there is no indication that such a method can be used to determine the phosphorus content.

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens, mit welchem der Phosphorgehalt bereits am Ende des Einblasens von Sauerstoff ausreichend genau ermittelt werden kann, um gezielt geeignete Maßnahmen zur Verringerung des Phosphorgehaltes in der Stahlschmelze ergreifen zu können. Zusätzlich soll eine Methode entwickelt werden, um den Phosphorgehalt in der Schmelze schon während des Sauerstoff-Einblaseprozesses günstig zu beeinflussen.The object of the invention is the development of a method with which the phosphorus content can already be determined with sufficient accuracy at the end of the blowing in of oxygen in order to be able to take specific suitable measures to reduce the phosphorus content in the molten steel. In addition, a method is to be developed to positively influence the phosphorus content in the melt during the oxygen injection process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stabiles Modell zur Bestimmung des Phosphorgehalts mit einer Genauigkeit von +/- 0,002%, insbesondere +/-0,0015%, mit wenigen leicht erfassbaren Messgrößen zu entwickeln. Dabei soll vor allem auf Messgrößen zurückgegriffen werden, die im Stahlerzeugungsprozess ohnehin bereits erfasst werden.The object of the invention is to develop a stable model for determining the phosphorus content with an accuracy of +/-0.002%, in particular +/-0.0015%, with a small number of easily ascertainable measured variables. In doing so, reference should primarily be made to measured variables that are already recorded in the steelmaking process anyway.

Grundidee ist die Nutzung der Kohlenstoffabbrandrate während der Endphase des Einblasens von Sauerstoff in den LD-Konverter unter zusätzlicher Berücksichtigung bekannter Einflussgrößen wie dem Phosphorpotential in der Schmelze, der Schlackenmenge und der Basizität der Schlacke etc. zur Berechnung des Phosphorgehaltes in der Schmelze. Die Kohlenstoffabbrandrate wird aus den Abgasanalysen, insbesondere jener für CO und CO2, und dem Abgasdurchfluss ermittelt, wobei diese Abgaskomponenten CO und CO2 sehr zeitnah, mit einer Verzögerung von maximal 30s, insbesondere maximal 20s, ermittelt werden müssen. Das Verfahren gründet des Weiteren darauf, die ebenfalls sehr wichtige Einflussgröße Temperatur, welche sehr zeitnah nach Ende des Einblasens von Sauerstoff mit einer nur geringen Verzögerung von maximal 120 Sekunden, insbesondere maximal 100 Sekunden, zur Verfügung steht, zu nutzen und somit ein sofortiges Ergebnis liefert, das nun in Kombination mit obigen Parametern eine rasche und gute Prognose des Phosphorgehalts in der Stahlschmelze liefert.The basic idea is to use the carbon burn-off rate during the final phase of blowing oxygen into the LD converter, also taking into account known influencing variables such as the phosphorus potential in the melt, the amount of slag and the basicity of the slag, etc. to calculate the phosphorus content in the melt. The carbon burn rate is determined from the exhaust gas analyses, in particular those for CO and CO2, and the exhaust gas flow, with these exhaust gas components CO and CO2 having to be determined very promptly, with a maximum delay of 30s, in particular a maximum of 20s. The method is also based on using the also very important influencing variable temperature, which is available very soon after the end of blowing in oxygen with only a slight delay of a maximum of 120 seconds, in particular a maximum of 100 seconds, and thus provides an immediate result , which, in combination with the above parameters, now provides a quick and good forecast of the phosphorus content in the molten steel.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Bestimmen des Phosphorgehalts in einem Stahlbad während des LD-Prozesses, wobei nach und/oder während dem Einblasevorgang von Sauerstoff die Badtemperatur und der Phosphoranteil gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Phosphorkonzentration im Stahl durch die Analyse zumindest der Gehalte von CO und CO2 im Abgas und dem Abgasdurchfluss ermittelt wird, wobei der Phosphorgehalt aus dem geglätteten Kohlenstoffabbrand, der gemessenen Temperatur der Schmelze, der Phosphormenge im Konverter aus den eingesetzten Rohstoffen zu Beginn des Blasens, der eingesetzten Schlackenmenge und der Basizität der Schlacke ermittelt wird, wobei die Berechnung gemäß der Formel P = f dC dt , T , P sum , Sl , Bas ,

Figure imgb0001
erfolgt, wobei dabei ist:

  • [P ] ... Konzentration Phosphor im Stahl,
  • dC/dt ... C-Abbrand,
  • T ... Temperatur der Schmelze,
  • Psum ... P-Menge im Konverter,
  • Sl ... Schlackenmenge,
  • Bas ... Basizität der Schlacke.
The invention thus relates to a method for determining the phosphorus content in a steel bath during the LD process, the bath temperature and the phosphorus content being measured after and/or during the oxygen blowing-in process, characterized in that the course of the phosphorus concentration in the steel is determined by the analysis at least the CO and CO2 content in the flue gas and the flue gas flow is determined, with the phosphorus content being determined from the smoothed carbon burn-off, the measured temperature of the melt, the amount of phosphorus in the converter from the raw materials used at the start of blowing, the amount of slag used and the basicity of the slag is determined, the calculation according to the formula P = f DC German , T , P sum , SL , base , ...
Figure imgb0001
takes place, where:
  • [P ] ... concentration of phosphorus in the steel,
  • dC/dt ... C burn-up,
  • T ... temperature of the melt,
  • Psum ... P quantity in the converter,
  • Sl ... amount of slag,
  • Bas ... basicity of the slag.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Temperatur invers exponentiell in die Berechnung mit folgender Formel eingeht: P = f dC dt , e k T , P sum , Sl , Bas ,

Figure imgb0002
A further development provides that the temperature is used inversely exponentially in the calculation using the following formula: P = f DC German , e k T , P sum , SL , base , ...
Figure imgb0002

Eine Weiterbildung sieht vor, dass zur Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit die Kohlenstoffabbrandrate mit einem logarithmischen Ansatz eingeht, wobei: P = f ln dC dt , T , P sum , Sl , Bas ,

Figure imgb0003
oder P = f ln dC dt , e k T , P sum , Sl , Bas ,
Figure imgb0004
wobei die Konstante k aus Aufzeichnungen verschiedener Chargen ermittelt wird, bei denen der Phosphorgehalt des fertigen Stahls mit chemischer Analyse gemessen wird.A further development provides that, in order to improve the accuracy of the prediction, the carbon burn-off rate is entered using a logarithmic approach, where: P = f ln DC German , T , P sum , SL , base , ...
Figure imgb0003
or P = f ln DC German , e k T , P sum , SL , base , ...
Figure imgb0004
where the constant k is determined from records of various heats where the phosphorus content of the finished steel is measured by chemical analysis.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Sauerstoffaktivität wie folgt berücksichtigt wird: P = f dC dt , e k T , P sum , Sl , Bas , O 2 akt ,

Figure imgb0005
A further development provides that the oxygen activity is taken into account as follows: P = f DC German , e k T , P sum , SL , base , O 2 act , ...
Figure imgb0005

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Phosphorgehalt mit folgender Formel berechnet wird: P = k 1 ln dC dt + k 2 e k 3 T + k 4 P sum Sl + k 5 Bas + const

Figure imgb0006
A further development provides that the phosphorus content is calculated using the following formula: P = k 1 ln DC German + k 2 e k 3 T + k 4 P sum SL + k 5 base + const
Figure imgb0006

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Phosphorgehalt mit folgender Formel berechnet wird: P = k 1 ln dC dt + k 2 e k 3 + k 4 dC dt T + k 5 P sum Sl + k 6 Bas + const

Figure imgb0007
wobei die Parameter k1-k6 und const aus den Aufzeichnungen verschiedener Chargen ermittelt werden, bei denen der Phosphorgehalt des fertigen Stahls mit chemischer Analyse gemessen wurde.A further development provides that the phosphorus content is calculated using the following formula: P = k 1 ln DC German + k 2 e k 3 + k 4 DC German T + k 5 P sum SL + k 6 base + const
Figure imgb0007
where the parameters k 1 -k 6 and const are determined from the records of different batches where the phosphorus content of the finished steel was measured with chemical analysis.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Analysewerte aus der Abgasanalyse, insbesondere die Werte von CO und CO2, mit einer maximalen Verzögerung von 30s, insbesondere 20s, in die Berechnung eingehen.A development provides that the analysis values from the exhaust gas analysis, in particular the values of CO and CO2, are included in the calculation with a maximum delay of 30 s, in particular 20 s.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Kohlenstoffabbrand direkt oder logarithmisch in die Berechnung eingeht.A further development provides that the carbon burnup is included in the calculation directly or logarithmically.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Phosphorgehalt der fertigen Stahlschmelze mit einer chemischen Analyse gemessen wird, und die Parameter der Berechnung mit diesen Werten laufend, insbesondere mittels Gauss Verfahren, angepasst wird.A development provides that the phosphorus content of the finished molten steel is measured using a chemical analysis, and the parameters of the calculation are continuously adjusted using these values, in particular using the Gauss method.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die gemessene Sauerstoffaktivität in die Berechnung eingeht.A development provides that the measured oxygen activity is included in the calculation.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen dabei:

Figur 1:
ein Diagramm zeigend den typischen Verlauf von Kohlenstoff und Phosphor während des Blasens;
Figur 2:
Ein Diagramm zeigend den Vergleich der berechneten Werte mit gemessenen Werten.
The invention is explained by way of example using a drawing. They show:
Figure 1:
a diagram showing the typical evolution of carbon and phosphorus during blowing;
Figure 2:
A diagram showing the comparison of calculated values with measured values.

In der Endphase des Einblasens von Sauerstoff (nach ca. 95 % der Einblasedauer) kann Phosphor, nachdem es zwischenzeitlich bei ca. 90% Einblasedauer aufgrund Temperaturanstieg und der daraus resultierenden Dominanz der Reaktion 2C+O2->2CO gegenüber P2+5O->P2O5 zur Reduktion von P2O5 und damit zu einem Anstieg von Phosphor in der Schmelze gekommen ist, nun aufgrund Kohlenstoffmangels wieder abgebaut werden. Daher ergibt sich ein Zusammenhang zwischen kohlenstoffgehalt, Kohlenstoff-Abbrand und Phosphorgehalt in der Endphase des Einblasens von Sauerstoff.In the final phase of blowing in oxygen (after approx. 95% of the blowing time), phosphorus can, after it has meanwhile at approx. 90% blowing time due to the temperature rise and the resulting dominance of the reaction 2C+O 2 ->2CO compared to P 2 +5O- >P 2 O 5 has led to the reduction of P 2 O 5 and thus to an increase in phosphorus in the melt can now be broken down again due to the lack of carbon. There is therefore a relationship between carbon content, carbon burn-off and phosphorus content in the final phase of oxygen injection.

Versuche haben gezeigt, dass die mit der Formel P = k 1 ln dC dt + k 2 e k 3 T + k 4 P sum Sl + k 4 Bas + const

Figure imgb0008
ermittelten Werte (Abbildung 2, Y-Achse) eine hohe Übereinstimmung mit den Messwerten (Abbildung 2, X-Achse) haben.Experiments have shown that with the formula P = k 1 ln DC German + k 2 e k 3 T + k 4 P sum SL + k 4 base + const
Figure imgb0008
determined values ( Figure 2 , Y-axis) a high agreement with the measured values ( Figure 2 , X-axis).

Konkret bedeutet das, dass zum Zeitpunkt der Temperaturmessung nun auch eine brauchbare Abschätzung des Phosphorgehalts für die aktuelle Schmelze vorliegt. Dies bringt wie bereits erwähnt einen Zeitvorteil von ca. 5 Minuten bis zum Eintreffen eines allfälligen Probenergebnisses. Mit derselben Berechnungsformel und unter Verwendung der Zieltemperatur für den Prozess kann bereits während des Einblasens von Sauerstoff der zeitlich variable Phosphorgehalt der Schmelze berechnet werden. Damit wiederrum kann der Einblaseprozess von Sauerstoff gezielt verlängert werden, falls sich aus der Rechnung ergibt, dass bei einem nur nach dem Kohlenstoffgehalt ausgerichteten Prozessende der gewünschte Phosphorgehalt überschritten wird.In concrete terms, this means that at the time the temperature is measured, there is now also a usable estimate of the phosphorus content for the current melt. As already mentioned, this brings a time advantage of approx. 5 minutes until the arrival of a possible sample result. With the same calculation formula and using the target temperature for the process, the temporally variable phosphorus content of the melt can already be calculated during the injection of oxygen. This in turn means that the oxygen injection process can be extended in a targeted manner if the calculation shows that the desired phosphorus content is exceeded if the end of the process is only based on the carbon content.

Claims (11)

Verfahren zum Bestimmen des Phosphorgehalts in einem Stahlbad während des LD-Prozesses, wobei nach und/oder während dem Einblasevorgang von Sauerstoff die Badtemperatur und der Phosphoranteil gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Phosphorkonzentration im Stahl durch die Analyse zumindest der Gehalte von CO und CO2 im Abgas und dem Abgasdurchfluss ermittelt wird, wobei der Phosphorgehalt aus dem geglätteten Kohlenstoffabbrand, der gemessenen Temperatur der Schmelze, der Phosphormenge im Konverter aus den eingesetzten Rohstoffen zu Beginn des Blasens, der eingesetzten Schlackenmenge und der Basizität der Schlacke ermittelt wird, wobei die Berechnung gemäß der Formel P = f dC dt , T , P sum , Sl , Bas ,
Figure imgb0009

erfolgt, wobei dabei ist:
[P] ... Konzentration Phosphor im Stahl, dC dt
Figure imgb0010
... C-Abbrand,
T... Temperatur der Schmelze,
Psum ... P-Menge im Konverter,
S/... Schlackenmenge,
Bas ... Basizität der Schlacke.
A method for determining the phosphorus content in a steel bath during the LD process, the bath temperature and the phosphorus content being measured after and/or during the oxygen blowing-in process, characterized in that the course of the phosphorus concentration in the steel is determined by analyzing at least the contents of CO and CO2 is determined in the exhaust gas and the exhaust gas flow, with the phosphorus content being determined from the smoothed carbon loss, the measured temperature of the melt, the amount of phosphorus in the converter from the raw materials used at the start of blowing, the amount of slag used and the basicity of the slag, with the Calculation according to the formula P = f DC German , T , P sum , SL , base , ...
Figure imgb0009

takes place, where:
[ P ] ... concentration of phosphorus in the steel, DC German
Figure imgb0010
... C burn-up,
T... temperature of the melt,
P sum ... P quantity in the converter,
S /... amount of slag,
Bas ... basicity of the slag.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur invers exponentiell in die Berechnung mit folgender Formel eingeht: P = f dC dt , e k T , P sum , Sl , Bas ,
Figure imgb0011
Method according to Claim 1, characterized in that the temperature is used inversely exponentially in the calculation using the following formula: P = f DC German , e k T , P sum , SL , base , ...
Figure imgb0011
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit die Kohlenstoffabbrandrate mit einem logarithmisschen Ansatz eingeht, wobei: P = f ln dC dt , T , P sum , Sl , Bas ,
Figure imgb0012
oder P = f ln dC dt , e k T , P sum , Sl , Bas ,
Figure imgb0013
wobei die Konstante k aus Aufzeichnungen verschiedener Chargen ermittelt wird, bei denen der Phosphorgehalt des fertigen Stahls mit chemischer Analyse gemessen wird.
Method according to one of the preceding claims, characterized in that to improve the prediction accuracy, the carbon burn rate is entered with a logarithmic approach, where: P = f ln DC German , T , P sum , SL , base , ...
Figure imgb0012
or P = f ln DC German , e k T , P sum , SL , base , ...
Figure imgb0013
where the constant k is determined from records of various heats where the phosphorus content of the finished steel is measured by chemical analysis.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffaktivität wie folgt berücksichtigt wird: P = f dC dt , e k T , P sum , Sl , Bas , O 2 akt ,
Figure imgb0014
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the oxygen activity is taken into account as follows: P = f DC German , e k T , P sum , SL , base , O 2 act , ...
Figure imgb0014
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorgehalt mit folgender Formel berechnet wird: P = k 1 ln dC dt + k 2 e k 3 T + k 4 P sum Sl + k 5 Bas + const
Figure imgb0015
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the phosphorus content is calculated using the following formula: P = k 1 ln DC German + k 2 e k 3 T + k 4 P sum SL + k 5 base + const
Figure imgb0015
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorgehalt mit folgender Formel berechnet wird: P = k 1 ln dC dt + k 2 e k 3 + k 4 dC dt T + k 5 P sum Sl + k 6 Bas + const
Figure imgb0016
wobei die Parameter k1-k6 und const werden aus Aufzeichnungen verschiedener Chargen ermittelt sind, bei denen der Phosphorgehalt des fertigen Stahls mit chemischer Analyse gemessen wurde.
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the phosphorus content is calculated using the following formula: P = k 1 ln DC German + k 2 e k 3 + k 4 DC German T + k 5 P sum SL + k 6 base + const
Figure imgb0016
where the parameters k 1 -k 6 and const are determined from records of different batches where the phosphorus content of the finished steel was measured by chemical analysis.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Temperatur invers exponentiell in die Berechnung eingeht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measured temperature is included in the calculation inversely exponentially. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysewerte aus der Abgasanalyse, insbesondere die Werte von CO und CO2, mit einer maximalen Verzögerung von 30s, insbesondere 20s, in die Berechnung eingehen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the analysis values from the exhaust gas analysis, in particular the values of CO and CO2, are included in the calculation with a maximum delay of 30 s, in particular 20 s. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffabbrand direkt oder logarithmisch in die Berechnung eingeht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the carbon burn-off enters the calculation directly or logarithmically. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorgehalt der fertigen Stahlschmelze mit einer chemischen Analyse gemessen wird, und die Parameter der Berechnung mit diesen Werten laufend, insbesondere mittels Gauss Verfahren, angepasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the phosphorus content of the finished molten steel is measured using a chemical analysis, and the parameters of the calculation are continuously adjusted using these values, in particular using the Gauss method. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Sauerstoffaktivität in die Berechnung eingeht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measured oxygen activity is included in the calculation.
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