LU86225A1

LU86225A1 - METHOD FOR PRODUCING HIGH QUALITY STEEL

Info

Publication number: LU86225A1
Application number: LU86225A
Authority: LU
Inventors: Francois Schleimer
Original assignee: Arbed
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1987-07-24
Also published as: EP0226912A3; BR8605894A; AU590801B2; JPS62158811A; AU6432586A; EP0226912A2; CA1288954C

Description

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Verfahren zum Herstellen von hochwertigem Stahl •| : Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von hochwertigem ; Stahl, im Rahmen eines Sauerstoff-Aufblasverfahrens.Process for the production of high quality steel • | : The invention relates to a method for producing high quality; Steel, as part of an oxygen inflation process.

" 5 ä Als hochwertig wird in der vorliegenden Optik ein Stahl bezeichnet, i der möglichst geringe Gehalte an Phosphor, an Schwefel und an nicht- f 1 metallischen Einschlüssen aufweist."5 ä In the present optics, high-quality is a steel that i has the lowest possible levels of phosphorus, sulfur and non-metallic inclusions.

i ,1 3 Λ ; 10 Eine Methode, um den gewünschten Kohlenstoffgehalt einer Schmelze zu λ erreichen, besteht darin, dass man die Entkohlung rechtzeitig abbricht. Diese Methode hat den Nachteil, dass sie nicht gestattet, \ Stähle mit hohem Köhlenstoffgehalt und gleichzeitig niedrigemi, 1 3 Λ; 10 One method of achieving the desired carbon content in a melt is to stop decarburization in good time. The disadvantage of this method is that it does not allow steels with a high carbon content and at the same time a low one

Phosphorgehalt zu gewinnen.Gain phosphorus content.

ξ \ 15 a j Strebt man trotzdem niedrige Phosphorgehalte an, so ist eine Vorbe- | handlung des Roheisens (Entphosphorung, Entschwefelung, Entsilizie- rung) unumgänglich. Solche Vorbehandlungen, die vornehmlich von I japanischen Stahlherstellern in zahlreichen Druckschriften erläutert j 20 werden, spielen sich ausserhalb des Konverters, in stationären oderξ \ 15 a j If you still aim for low phosphorus levels, then you need to | processing of pig iron (dephosphorization, desulfurization, desilicon) is unavoidable. Such pretreatments, which are primarily explained by Japanese steel manufacturers in numerous publications j 20, take place outside the converter, in stationary or

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; in fahrbaren Pfannen ab und erfordern einen hohen apparativen Auf- j wand. Zudem müssen die notgedrungen auftretenden Temperaturverluste j hingenommen bzw. durch Heizaggregate kompensiert werden.; in mobile pans and require a lot of equipment. In addition, the necessary temperature losses j must be accepted or compensated for by heating units.

t ! 25 Es ist zu bemerken, dass man allein in Stählen, bei denen der i ; gewünschte Kohlenstoffgehalt durch Abbrechen der Entkohlung erzielt î ; wurde, auch niedrige Gehalte an Einschüssen erhält.t! 25 It should be noted that only in steels in which the i; Desired carbon content achieved by stopping decarburization î; low levels of bullets.

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Eine andere, Methode, die zum Erzielen niedriger Phosphorgehalte im Stahl billiger ist, besteht darin, den Stahl bis auf niedrige Kohlenstoffgehalte z.B. 0.05 % C zu Verblasen. Bei dieser Methode ; enthält der Stahl jedoch nach dem Entkohlen verhältnismässig viel 5 Sauerstoff, je nach den Bedingungen etwa 500 bis über 1000 ppm, dessen Entfernung mit Hilfe der herkömmlichen Mittel nicht nur grosse Mengen an teuren Substanzen erfordert, sondern auch zur Bildung von Einschlüssen führt.Another method, which is cheaper to achieve low phosphorus levels in the steel, is to e.g. Blown 0.05% C With this method; However, after decarburization, the steel contains a relatively large amount of 5 oxygen, depending on the conditions, about 500 to over 1000 ppm, the removal of which using conventional means not only requires large amounts of expensive substances, but also leads to the formation of inclusions.

10 Der Anmelder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu ent- Ï wickeln, das die Herstellung von hochwertigem Stahl erlaubt, dessen ? ; ’ Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen auf ein Mindestmass redu- \ ziert ist.10 The applicant has set itself the task of developing a process that allows the production of high quality steel, the? ; ’Content of non-metallic inclusions is reduced to a minimum.

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; 15 Diese Aufgabe wird erfüllt durch das Verfahren nach der Erfindung, ; das durch die Kombination mehrerer Schritte gekennzeichnet ist, die ; wie folgt beschrieben werden.; 15 This object is achieved by the method according to the invention; which is characterized by the combination of several steps which; be described as follows.

; Der erste Schritt ist eine Entkohlung im Konverter, durch Aufblasen 20 von Sauerstoff, unter Zugabe der benötigten Zusätze zum Verschlacken von Silizium und Phosphor. Bei der Entkohlung entsteht Härme und die Schlacke wird infolge Sauerstoffaufnahme reaktiv, wobei ein gewisser • Anteil des Phosphors in die Schlacke aufgenommen wird. Die Entkohr; The first step is decarburization in the converter, by inflating 20 oxygen, with the addition of the additives required for slagging silicon and phosphorus. Decarburization produces hardness and the slag becomes reactive due to the absorption of oxygen, with a certain amount of phosphorus being absorbed into the slag. The decoction

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; lung wird bis zu einem Kohlenstoffgehalt unterhalb 0,10 Z C, vor- ( 1 » 25 zugsweise unterhalb 0,05 % C geführt, und zwar unabhängig davon, j welcher Köhlenstoffgehalt im Fertigstahl anvisiert wird.; is carried out up to a carbon content below 0.10 Z C, preferably below 0.05% C, regardless of which carbon content is targeted in the finished steel.

j j Es folgt, als zweiter Schritt, eine Behandlung des im wesentlichen entkohlten und sauerStoffreichen Bades, im Konverter, mit Kohlen-; 30 Stoff.j j The second step is a treatment of the essentially decarburized and oxygen-rich bath, in the converter, with coal; 30 fabric.

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Dieser Schritt wird durchgeführt, indem man zerkleinerte Kohle, vor-ί zugsweise Anthracit, mit möglichst grosser Geschwindigkeit in die * Schmelze einführt. Hierbei kommt es zu einer ausserordentlich \ 35 heftigen Reaktion, bei der das Metallbad gleichzeitig desoxydiert ; und aufgekohlt wird. Hervorzuheben ist, dass im Gegensatz zu der | konventionnellen Desoxydation in der Pfanne mittels einer Kombina- i - 3 - i : » ' tion von Kohle, Ferromangan, Ferrosilizium, Aluminium, u.dgl. das Desoxydationsprodukt hier ausschliesslich gasförmig ist und somit zu keinen Einschlüssen führen kann. Die hierbei gebildeten grossen Mengen Kohlenmonoxyd bewirken eine kräftige Durchwirbelung der 5 Metallphase mit der Schlackenphase.This step is carried out by introducing shredded coal, preferably anthracite, into the melt at the greatest possible speed. This leads to an extraordinarily violent reaction in which the metal bath simultaneously deoxidizes; and is carburized. It should be emphasized that, in contrast to the | conventional deoxidation in the pan by means of a combination of i - 3 - i: »'tion of coal, ferromanganese, ferrosilicon, aluminum, etc. the deoxidation product here is exclusively gaseous and therefore cannot lead to inclusions. The large amounts of carbon monoxide formed in this way cause the metal phase to swirl vigorously with the slag phase.

; Erfindungsgemäss wird hierbei alles unternommen, um die Reaktivität der Schlacke auszunutzen. Aus diesem Grund wird die Reaktion wie beschrieben so durchgeführt, das die Badbewegung und die Durchmischung - 10 von Bad und Schlacke möglichst intensiv sind. Eine vorteilhafte; According to the invention, everything is done to take advantage of the reactivity of the slag. For this reason, the reaction is carried out as described so that the bath movement and the mixing of bath and slag are as intensive as possible. An advantageous one

Verfahrensweise sieht ein Aufblasen des Kohlenstoffs durch eine spezielle Lanze vor, wobei die Kohlenstoffpartikel, die in einem inerten Trägergas suspendiert sind, auf hohe Geschwindigkeiten i ; beschleunigt werden. Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, ; 15 während des Kohlenstoffeinblasens das Bad und die Schlacken durch ein zusätzliches Spülen mit Inertgas durch den Boden noch stärker zu durchmischen.The procedure provides for the carbon to be inflated through a special lance, the carbon particles which are suspended in an inert carrier gas being heated to high speeds i; be accelerated. It has also proven to be beneficial; 15 Mix the bath and the slags even more intensively during the blowing in of carbon by flushing them with inert gas through the floor.

Bei einem Sauerstoffgehalt von etwa 250-400 ppm 0 wird der zweite • 20 Verfahrensschritt abgebrochen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kohlen- ! ' stoffgehalt der Schmelze noch sehr niedrig, etwa 0.04-0.07 % C. DerIf the oxygen content is approximately 250-400 ppm 0, the second process step is terminated. At this point the coal is! 'Melt content of the melt still very low, about 0.04-0.07% C. The

Anmelder hat festgestellt, dass im Verlauf des zweiten Schrittes der hinzugefügte Kohlenstoff die Schmelze zuerst hauptsächlich desoxy-; diert, ehe es zu einer Aufkohlung kommt. In der Tat wird durch das ); 25 Kohlenstoffeinblasen einerseits und das Bodenspülen andererseits das » Produkt CxO auf den thermodynamischen Gleichgewichtswert gesenkt, der den jeweiligen Temperatur- und Gasdruckverhältnissen im Metallbad i entspricht. Z.B.: Vor dem Einblasen: %C= 0.032, ppm 0= 900 ; Nach dem Einblasen: %C»0.057, ppm 0=350.Applicant has found that in the course of the second step, the carbon added primarily melts the melt primarily deoxy; before carburization occurs. Indeed, through that); 25 blowing in carbon on the one hand and flushing the floor on the other hand reduced the »product CxO to the thermodynamic equilibrium value which corresponds to the respective temperature and gas pressure conditions in the metal bath i. E.g .: Before blowing:% C = 0.032, ppm 0 = 900; After blowing:% C »0.057, ppm 0 = 350.

1 30 ; Gleichzeitig stellt man fest, dass die Reaktion zu einer überraschend weitgehenden Entphosphorung des Bades geführt hat.1 30; At the same time, it is found that the reaction has led to a surprisingly extensive dephosphorization of the bath.

Falls besonders niedrige Phosphor-Endwerte angestrebt werden, z.B. 35 0,008 % P oder weniger, wird man erfindungsgemäss einen "Na20-Träger d.h. geeignete Verbindungen die beim thermischen Zersetzen Na2Ü abge- ’ ben zugeben, z.B. indem man ihn zusammen mit dem Kohlenstoff ! einbläst.If particularly low phosphorus end values are sought, e.g. 35 0.008% P or less, according to the invention one becomes a "Na20 carrier, i.e. suitable compounds which give off Na2Ü during thermal decomposition, e.g. by blowing it in together with the carbon!"

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Der dritte Verfahrensschritt besteht in einer Behandlung des weitgehend desoxydierten und teilweise aufgekohlten Bades, unter Berücksichtigung der nun herrschenden Verhältnisse bezüglich Badtemperatur, ' Sauerstoffgehalt, Kohlenstoffgehalt, d.h. dass das Produkt C x 0 bei • 5 der jeweils herrschenden Temperatur für die nachfolgende Verfahrensweise mitbestimmend ist.The third process step consists in treating the largely deoxidized and partially carburized bath, taking into account the prevailing conditions with regard to bath temperature, oxygen content, carbon content, i.e. that the product C x 0 at • 5 the prevailing temperature is also a determining factor for the subsequent procedure.

• Im Hinblick auf eines der wesentlichen Ziele der Erfindung, nämlich die Unterdrückung der Tendenz zur Ausbildung von Einschlüssen, wird 10 die Verfahrensweise darauf ausgerichtet, dass man in die Pfanne, die ; nicht mit Heizaggregaten versehen sein muss, eine müglichst sauer- : ' stoffarme Schmelze einträgt, deren Kohlenstoffgehalt müglichst nahe unterhalb der anvisierten Endkonzentration liegen soll. Die Desoxydation soll im Hinblick auf die Vermeidung fester Desoxydationsproduk-' 15 te, müglichst weitgehend mittels Kohlenstoff durchgeführt werden, wobei lediglich Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd entstehen.• With regard to one of the essential aims of the invention, namely the suppression of the tendency to form inclusions, the method is oriented towards the fact that one gets into the pan; does not have to be provided with heating units, enters a melt that is as acidic as possible: its carbon content should be as close as possible to the intended final concentration. With a view to avoiding solid deoxidation products, the deoxidation should be carried out as far as possible using carbon, with only carbon monoxide and carbon dioxide being produced.

Dementsprechend kann gemäss einer ersten Ausführungsform die Schmelze im Konverter mit Kohlenstoff weiterbehandelt werden und zwar bis zum : 20 Erreichen der angestrebten Endkonzentration. Liegt letztere bspw.Accordingly, according to a first embodiment, the melt can be further treated in the converter with carbon, namely until: 20 the desired final concentration is reached. For example, is the latter

bei etwa 0.10 % C, so liegt der entsprechende Sauerstoffgehalt bei etwa 200 ppm 0. Anschliessend erfolgt der Abstich in die Pfanne.at around 0.10% C, the corresponding oxygen content is around 200 ppm 0. The rack is then tapped into the pan.

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Eine zweite Ausführungsform sieht vor, die Weiterbehandlung des 25 Bades mit Kohlenstoff in der Pfanne durchzuführen, um die in denA second embodiment provides for the further treatment of the carbon bath in the pan to be carried out in the

Konverter einzublasenden Mengen an Kohlenstoff in Grenzen zu halten.Converters limit the amount of carbon to be injected.

, Hierbei wird die gesamte Kohlenstoffmenge in der Form eines handel- ’ sübliehen Aufkohlungsmittels während dem Abstechen in die Pfanne und vor der Zufuhr von Legierungselementen hinzugegeben., The total amount of carbon is added in the form of a commercial carburizing agent during tapping into the pan and before the addition of alloying elements.

30 ' Sei es, dass man den dritten Schritt im Konverter oder in der Pfanne durchführt, so stellt man fest, dass die normalerweise zu erwartende Rückphosphorung überraschenderweise unterbleibt. Dies ist nach der < Auffassung des Anmelders darauf zurückzuführen, dass während dem i 35 zweiten Schritt nicht bloss eine Umsetzung des Kohlenstoffs mit Sau erstoff zu Kohlenmonoxyd oder auch Kohlendioxyd sowie eine Aufnahme von Kohlenstoff im Eisen ablaufen, sondern dass die Schlacke mit dem - 5 -30 'Be it that the third step is carried out in the converter or in the pan, it is found that the normally expected rephosphorization is surprisingly omitted. In the applicant's view, this is due to the fact that during the second step, not only does the conversion of carbon with oxygen to carbon monoxide or carbon dioxide and the absorption of carbon in iron take place, but that the slag with the

Kohlenstoff in eine Art Wechselwirkung tritt, die zu Beginn der Behandlung die Ausnutzung der starken Reaktivität gegenüber Phosphor und zum Teil auch Schwefel ermöglicht, welche ein Maximum durchläuft * und am Ende der Behandlung in eine weitgehende Passivität übergeht.Carbon enters into a kind of interaction, which at the beginning of the treatment enables the strong reactivity towards phosphorus and partly also sulfur to be exploited, which goes through a maximum * and at the end of the treatment changes into a wide passivity.

5 Jedenfalls verhält sich die Schlacke hernach passiv und gibt trotz Behandlung des Stahls mit reduzierenden Mitteln keinen Phosphor an : das Bad ab.5 In any case, the slag then behaves passively and, despite treating the steel with reducing agents, does not indicate any phosphorus: the bath.

Diese Passivität erlaubt es auch, das CxO-Gleichgewicht im Konverter ; 10 mittels einer Zugabe von z.B. Ferromangan, durch Einblasen in dasThis passivity also allows the CxO balance in the converter; 10 by adding e.g. Ferromanganese, by blowing into it

Stahlbad zu beeinflussen, d.h. bei gleichbleibendem Köhlenstoffge- * halt den Sauerstoffgehalt des Bades noch weiter zu senken und dies ; ohne Rückphosphorung. Zwar entstehen hierbei feste Desoxydationspro dukte, aber bedingt durch die noch hohe Stahltemperatur und das im 15 Vergleich zu einer Pfanne viel grössere Verhältnis Baddurchmesser : Badhöhe, führen diese Desoxydationsprodukte nicht zu Einschlüssen im fertigen Stahl, sondern werden gänzlich aus der Schmelze ausgeschieden und in die Schlacke aufgenommen.Steel bath, i.e. while maintaining the same carbon content, * further reduce the bath's oxygen content; without rephosphorization. Although solid deoxidation products are formed here, due to the still high steel temperature and the much larger bath diameter: bath height ratio compared to a ladle, these deoxidation products do not lead to inclusions in the finished steel, but are completely eliminated from the melt and into the slag added.

: 20 Abschliessend wird, als vierter Verfahrensschritt, die Schmelze in der Pfanne mit einem desoxydierenden und zugleich entschwefelnden Mittel, vorzugsweise metallischem Calcium sowie synthetischen Schlacken behandelt. Hierdurch wird das durch den zwangsläufigen • Temperaturabfall erhöhte Sauerstoffangebot der Schmelze wieder abge- ' 25 fangen und es entstehen vorwiegend grosse, globulare Reaktionspro- ; dukte bei der Umsetzung des Sauerstoffs. Grosse globulare Körper ' zeigen eine stärker ausgeprägte Bereitwilligkeit zum Aufsteigen und zur Abscheidung aus der Metallphase, als dies bei kleinen oder - nichtglobularen Gebilden der Fall ist.: 20 Finally, as a fourth process step, the melt in the pan is treated with a deoxidizing and desulfurizing agent, preferably metallic calcium and synthetic slags. As a result, the oxygen supply of the melt, which is increased due to the inevitable drop in temperature, is intercepted again and predominantly large, globular reaction pro- products in the implementation of oxygen. Large globular bodies' show a greater degree of willingness to ascend and separate from the metal phase than is the case with small or - non-globular structures.

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Das Verfahren nach der Erfindung ist auf die Herstellung sowohl von halbberuhigten als auch vollberuhigten Stählen ausgerichtet.The method according to the invention is aimed at the production of both semi-calmed and fully calmed steels.

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Claims

1. A method of manufacturing high quality steel as part of a - * oxygen inflation process, characterized by the following

5 steps: (1) decarburization in the converter, by blowing oxygen to below 0.1% C; (2) a treatment of the melt, in the converter, with carbon, 10 whereby crushed coal is introduced into the bath with the greatest possible speed, so that the melt and slag start to boil until the oxygen content of the melt is about 250-400 ppm 0 or less and the carbon content is about 0.04-0.07% C or more; 15 (3) a targeted carburization of the melt, which is carried out depending on the position of the temperature, the product% C x% 0 and the desired C content in the converter or in the pan, whereby one decides with regard to the goal, one if possible, transfer 20 oxygen-free melt and the targeted carbon content to the pan; (4) treatment of the melt in the pan with a deoxidizing and at the same time desulfurizing agent, preferably 25 metallic calcium, and a synthetic slag. 2. -Procedure according to claim 1, characterized in that the carbon supply is accomplished by suspending shredded coal, preferably anthracite, in a carrier gas, through a lance on the bath surface.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that; that in the course of the second step the dephosphorization. Addition of a Na2Ü carrier supports. 35 f:. - 2 - t

4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that the deoxidation is supported in the course of the third step by adding ferromanganese. . 55. The method according to claims 1-4, characterized in that an inert gas stream is passed through the bottom into the bath in the course of the second and third steps in the converter. ? \ «