NL8820690A

NL8820690A - Werkwijze voor de bereiding van staal voor algemene doeleinden.

Info

Publication number: NL8820690A
Application number: NL8820690A
Authority: NL
Original assignee: Do Politekh Inst
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1988-07-26
Publication date: 1990-06-01
Also published as: JPH03502361A; BE1001546A3; US5085691A; WO1990001071A1; DE3891362T1

Description

Aanvrager(s): Donetsky Politekhnichesky Institut

Aanvraagster noemt als uitvinders:

1. Anatoly Yakovlevich NAKONECHNY

2. Manat Zhaybergenovich TOLYMBEKOV

3. Alexandr Georgievich PONOMARENKO

4. Vladimir Nikolaevich RADCHENKO

5. Alexandr Alexeevich BULYANDA

6. Vladimir Grigorievich MIZIN

7. Gennady Zenatovich GIZATULIN

8. Jury Fedorovich VYATKIN

Werkwijze voor de bereiding van staal voor algemene doeleinden.

Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op metallurgie en meer in het bijzonder op een werkwijze voor het bereiden van staal voor algemene doeleinden.

De uitvinding kan worden gebruikt bij de bereiding van convertor-staal, martinstaal en staal voor algemene elektrische doeleinden.

De onderhavige uitvinding kan het meest doelmatig worden uitgevoerd voor de produktie van met mangaan gelegeerd staal.

Stand der techniek

Heden ten dage wordt over de gehele wereld bij de produktie van staal voor algemene doeleinden gebruik gemaakt van ferrolegeringen als legerende materialen.

De toepassing van ferrolegeringen vereist grote energiekosten, aangezien een energiedrager in grote hoeveelheden wordt verbruikt. Bovendien gaat de produktie van ferrolegeringen gepaard met de vorming van voor het milieu schadelijke gassen in een concentratie die de maximaal toelaatbare niveau*s in de atmosfeer volgens de internationale standaard te boven gaat.

De produktie van staal voor algemene doeleinden onder toepassing van ferrolegeringen verloopt met grote verliezen van een legerend element en met een geringe mate van extractie ervan in staal. Dit is het gevolg van het feit, dat de werkwijze voor de bereiding van ferrolegeringen en de werkwijze voor het legeren van staal bij hoge temperatuur worden uitgevoerd en gepaard gaan met grote verliezen van het legerende element, tezamen met gasvormige produkten van de reactie.

Bovendien bestaat bij de produktie van ferrolegeringen een grote verscheidenheid van slak, hetgeen eveneens resulteert in grote verliezen van het legerende element met de slak.

De mate van extractie van het legerende element uit ferrolegeringen in staal is laag, aangezien ongeveer 1/5 van de ferrolegering wordt verbruikt door deoxidatie van metaal. Er is een werkwijze voor het raffineren van staal bekend door de toevoeging van oxidematerialen bevattende metalen, welke legerend werken voor het te smelten staal in een staalbereidingseenheid (Japanse octrooipublicatie 59-215^12).

De bekende methode omvat het toevoegen van gietijzer in een smelt-eenheid, de daarop volgende toevoeging van oxidematerialen, welke legerende metalen bevatten, bijvoorbeeld mangaan, chroom, silicium, molyb-deen, vanadium, niobium en kobalt, tegelijkertijd met een koolstof bevattend materiaal in dezelfde eenheid en het toevoeren van onderaf van een gas-zuurstof-mengsel, dat 20-70% zuurstof bevat met een stroomsnelheid van 0,1 mm3/t.min.

Dit gaat gepaard met een afname van de hoeveelheid koolstof in het koolstof bevattende materiaal en met het vrijkomen van warmte, vereist voor het verhitten en smelten van alle materialen die in de staalbereidingseenheid zijn gebracht.

Bovendien wordt een deel van de koolstof verbruikt voor de reductie van de legerende elementen uit de slak, hetgeen verloopt met grote verliezen. Als gevolg daarvan wordt zacht staal verkregen.

Aangezien oxidematerialen worden toegepast zonder een thermische behandeling, bevatten ze hydraat-water en gemakkelijk dissociërende complexe verbindingen van verschillende oxiden. Wanneer dergelijke oxiden hun weg vinden naar het oppervlak of in de massa van vloeibaar metaal, worden gasvormige dissociatieprodukten gevormd, waarvan het vrijkomen leidt tot schuimen van de slak en tot uitstroming van het metaal en de slak uit de staalbereidingseenheid.

Als een reductiemiddel wordt bij de bekende methode gebruik gemaakt van koolstof bevattende materialen die in de staalbereidingseenheid tezamen met oxidematerialen worden ingebracht.

Het is bekend dat de reactie van koolstof met zuurstof endotherm is; teneinde derhalve de warmteverliezen in het verloop van de reductie te compenseren is een extra verhitting van vloeibaar metaal noodzakelijk (voorafgaande aan het inbrengen van oxide en koolstof bevattende materialen) tot een temperatuur die hoger is dan die in de werkwijze van het legeren van staal met ferrolegeringen.

Bovendien resulteert een gelijktijdige toevoer van oxide en koolstof bevattende materialen en een daarop volgend doorborrelen van vloeibaar metaal met een zuurstof bevattende gasmengsel in de verbranding van koolstof in de stroom van het gasmengsel en derhalve in een ondoelmatig verbruik ervan als reductiemiddel.

De toepassing van de bekende methode verzekert niet enige mate van extractie van het legerende element, bijvoorbeeld mangaan, uit het oxi-demateriaal in het staal, aangezien het onmogelijk is te voorspellen, welke hoeveelheid van het koolstof bevattende materiaal wordt verbruikt voor de reductie en welke hoeveelheid wordt verbrand.

De rationele toepassing van mangaan bij de bekende methode hangt hoofdzakelijk af van het uiteindelijke koolstofgehalte in het verkregen staal. Indien het koolstofgehalte kleiner is dan 0,2%, bedraagt de mate van extractie van mangaan niet meer dan 60%.

De bekende methode kan slechts worden toegepast op een beperkte schaal vanwege de noodzaak, dat men een speciale staalbereidingseenheid met een mogelijkheid van het inblazen van gas door de bodem moet hebben, dat men als een metaallading een gietijzer moet gebruiken, dat geraffineerd is van zwavel, fosfor en silicium, waarbij de temperatuur van het gietijzer na het beëindigen van het raffinageproces niet hoger mag zijn dan 1250eC tegen 1350"l400°C voor de conversie van ruw staal, en dat men mangaanerts van hoge kwaliteit moet gebruiken met een mangaangehalte tot 50%.

Alle bovengenoemde kenmerken maken staal kostbaarder vanwege de noodzaak van toepassing van een speciale staalbereidingseenheid die niet altijd gerechtvaardigd is voor de produktie van staal voor algemene doeleinden, alsmede een verhoogd verbruik van warmtedragers voor het compenseren van warmteverliezen bij het raffineren van gietijzer, alsmede kostbare mangaanerts van hoge kwaliteit.

Uit het Russische octrooischrift 104.464 is een werkwijze bekend voor het legeren van staal met mangaan, welke het smelten van een kool-stof-halfprodukt omvat, het tappen van het halfprodukt in een gietpan, het brengen in de gietpan op het oppervlak van het vloeibare halfprodukt van een thermisch voorbehandeld oxidemateriaal dat een legerend element bevat. Een laag-fosfor-mangaan-slak (LPS) van een ferrolegeringsproduk-tie wordt gebruikt als een oxidemateriaal, aluminium als een reductiemiddel en kalk in een hoeveelheid die de basiciteit van de slak gelijk aan 2,0 - 3*5 verzekert. Vervolgens wordt het oppervlak uitgeblazen met zuurstof gedurende 3“30 sec en vervolgens wordt argon doorgeborreld.

Deze methode verschaft echter geen staal van hoge kwaliteit, aangezien het oxidemateriaal dat mangaan als een legerend materiaal bevat (laag-fosfor-mangaan-slak van de ferrolegeringsproduktie), reductiemid-del en kalk bevat, in een gietpan worden gebracht, nadat het koolstof-halfprodukt daarin is afgetapt, nadat zuurstof wordt toegevoerd.

De bovenbeschreven toevoer van de materialen in de gietpan maakt de regeling van het staallegeringsproces ingewikkeld en verzekert niet de omstandigheden voor het verwijderen van niet-metallieke insluitsels uit de massa van het gevormde vloeibare metaal als gevolg van deoxidatie van het koolstof-halfprodukt met het reductiemiddel. Zuurstoftoevoer maakt de toepassing van het reductiemiddel niet efficiënt en verhoogt de verliezen van het reductiemiddel door verbranding, waardoor de kwaliteit van het uiteindelijke staal achteruit gaat als gevolg van een toename van de hoeveelheid niet-metallieke insluitsels in het staal.

Een gelijktijdige toevoer van de materialen in de gietpan na het tappen van het koolstof-halfprodukt daarin maakt de werkwijzen van man-gaanreductie uit de gesmolten slak, deoxidatie en aluminiumlegering van het metaal eveneens simultaan. Als gevolg daarvan wordt een met aluminium gelegeerd staal verkregen en er is geen mogelijkheid om gekalmeerd staal te verkrijgen.

Bovendien verlaagt een gelijktijdige toevoer van de materialen in de gietpan na het aftappen van koolstof-halfprodukt daarin de mate van extractie van een legerend element (mangaan) uit de slaksmelt en maakt de toepassing van een reductiemiddel niet efficiënt als gevolg waarvan het gehalte aan mangaan in het uiteindelijke staal wordt verlaagd.

Al het bovenstaande vermindert de kwaliteit van het uiteindelijke staal.

Deze methode verzekert niet de bereiding van een rustig staal van hoge kwaliteit, aangezien: 1) de toevoer van het reductiemiddel in de gietpan na het tappen van het koolstof-halfprodukt daarin gepaard gaat met deoxidatie van het metaal, hetgeen het rustig maken van staal verslechtert na het gieten en derhalve defecten van het oppervlak van gewalste produkten, bereid uit dergelijk staal, verhoogt; 2) het doorborrelen van argon door het metaal in de gietpan het zuurstofgehalte in het staal verlaagt, hetgeen eveneens de kwaliteit van het staal verslechtert vanwege een slecht rustig maken van het metaal na het gieten; 3) de toepassing van laag-fosfor-mangaan-slak (LPS) van ferrolegering-produktie als een legerend toevoegsel het zuurstofgehalte in het staal voorafgaande aan het gieten verlaagt, aangezien LPS een lage reduceerbaarheid heeft. Dit is het gevolg van het feit, dat LPS nauwelijks reduceerbare mangaansilicaten bevat, waarvan de destructie en daarop volgende reductie van mangaan uit oxiden een hoge temperatuur (van ongeveer 1600°C) vereist en derhalve een extra verbruik van energiedrager. Het smelten van LPS vereist een extra tijdsperiode en in dit geval wordt het in de gietpan toegevoegde reductiemiddel hoofdzakelijk gebruikt voor de deoxidatie van het koolstof-halfprodukt en in mindere mate wordt dit gebruikt voor het beoogde doel ervan, namelijk als een reductiemiddel van een legerend element (mangaan) uit de slaksmelt.

Dit resulteert in een afname van het zuurstofgehalte in het staal voorafgaande aan het gieten en in een toename van de hoeveelheid niet-metallieke insluitsels. Na het gieten wordt het kalmeren van staal slechter, hetgeen de kwaliteit van het uiteindelijke staal slechter maakt en defecten bij het walsen doet toenemen.

Bij toepassing van de bekende methode is het bovendien zeer moeilijk staal te bereiden met smalle concentratiegrenzen van mangaan en aluminium, aangezien het toevoegen van het oxidemateriaal en reductiemiddel in de gietpan niet wordt geregeld met betrekking tot de hoeveelheid en volgorde ervan. Volgens deze methode worden het reductiemiddel en mangaan bevattende oxidemateriaal juist na het aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan toegevoegd, waardoor de mangaanreductie, deoxidatie en aluminiumlegering van het koolstof-halfprodukt tegelijkertijd verlopen. Aangezien alle materialen in een metaalbad worden toegevoerd met het onbekende en ongeregelde oxidatieniveau van het koolstof-halfprodukt heeft de methode dezelfde nadelen als die, welke worden waargenomen in het verloop van de gebruikelijke deoxidatie van metaal met aluminium, dat wil zeggen de assimilatiegraad van het deel van aluminium, verbruikt voor de metaaldeoxidatie en legering varieert binnen brede grenzen. In dit geval kan het verkregen staal zowel een zeer laag als een zeer hoog aluminiumgehalte bezitten, maar het is onmogelijk staal te bereiden met een tevoren vastgesteld aluminiumgehalte.

Bij de bekende methode is het verbruik van mangaan bevattende materialen bovendien onregelmatig, hetgeen, tezamen met niet geregelde assimilatie van aluminium, de bereiding van staal in een nauwkeurig tevoren ingesteld traject van mangaangehalte bemoeilijkt en de kwaliteit van het uiteindelijke staal verlaagt.

In de produktie van staal volgens de bekende methode wordt de capaciteit van de staalbereidingseenheid verminderd in vergelijking met de werkwijze voor het legeren van staal met mangaan-ferrolegeringen, aangezien de toevoer van alle materialen in de gietpan juist na het aftappen van koolstof-halfprodukt de werkwijze van legeren en smelten langer maakt. Dit leidt tot afname van de capaciteit en maakt het staal duurder.

Bovendien is het mangaan bevattende oxidemateriaal dat bij de bekende wijze wordt toegepast, kostbaar, aangezien het wordt bereid in elektrische hoogovens, dat wil zeggen de produktie vereist een grote hoeveelheid energie en zware kapitaalkosten voor de apparatuur. De toepassing van dit materiaal maakt staal natuurlijk duurder. Geringe extractie (ongeveer 80%) van het legerende element (mangaan) en verliezen van aluminium (meer dan 20%) vanwege een ondoelmatige toepassing ervan verhogen de kosten van staal zelfs meer.

Bovendien maakt de bekende methode de bereiding van alleen met mangaan gelegeerd staal mogelijk, terwijl staal, gelegeerd met andere elementen, niet kan worden verkregen.

Een gelijktijdige toevoer van oxidematerialen en reductiemiddel gaat gepaard met hoge verliezen van het reductiemiddel bij verbranding. Dit is het gevolg van het feit, dat het reductiemiddel een licht materiaal is en door reactie met atmosferische zuurstof wordt het verzameld op het oppervlak van het bad van de slaksmelt, aangezien het reductiemiddel een grotere affiniteit voor zuurstof bezit dan het legerende element dat in de samenstelling van het oxidemateriaal komt.

De reducerende materialen hebben een lager smeltpunt dan de oxidematerialen die een legerend element bevatten; wanneer ze gezamenlijk op het vloeibare metaaloppervlak worden gebracht, smelten de reductiemidde-len in het begin. De dichtheid van de reductiemiddelen is meer dan tweemaal geringer dan die van het vloeibare staal; daardoor smelten ze op het oppervlak van het vloeibare metaal. Bij aanwezigheid van ijzeroxiden op het oppervlak van vloeibaar metaal gaat dit smeltproces gewoonlijk gepaard met de vorming van gasvormige produkten van de onvolledige oxidatie van de reductiemiddelen. Dit resulteert in een ondoelmatig verbruik van de reductiemiddelen en in een afname van de mate van extractie van het legerende element uit het oxidemateriaal in het staal, waardoor de produktie van staal duurder wordt.

De toepassing van de bekende methode maakt het niet mogelijk, dat men gekalmeerd staal verkrijgt, aangezien het doorblazen met argon het zuurstofgehalte in het staal verlaagt en de kwaliteit verslechtert als gevolg van slecht kalmeren in het verloop van het gieten.

Bij de produktie van met aluminium gelegeerd staal volgens de bekende methode moet het verbruik van een reductiemiddel aanzienlijk wor den verhoogd. Een toename van het verbruik van het reductiemiddel verontreinigt echter het metaal met niet-metallieke insluitsels, namelijk de produkten van de reductie van oxidematerialen die een legerend element bevatten. Dit verslechtert op zijn beurt de kwaliteit van het geproduceerde staal.

Beschrijving van de uitvinding

De uitvinding is gebaseerd op het probleem van het verschaffen van een methode voor de bereiding van staal voor algemene doeleinden met een zodanige toevoer van oxidematerialen en een reductiemiddel, wat het mogelijk maakt dat de kwaliteit van het verkregen staal wordt verhoogd bij een goedkoper bereidingsproces.

Deze doelstelling wordt opgelost, doordat in een methode voor de bereiding van staal voor algemene doeleinden, omvattende het smelten van een koolstof-halfprodukt in een staalbereidingseenheid, het aftappen van het produkt in een gietpan, het toevoeren in de gietpan van slak vormende materialen, een reductiemiddel en thermisch voorbehandelde oxidematerialen die legerende elementen bevatten, volgens de uitvinding, de toevoer van thermisch voorbehandelde oxidematerialen aanvangt, wanneer het koolstof-halfprodukt is afgevoerd in een hoeveelheid van niet minder dan 0,25 en niet meer dan 0,5 van de totale massa ervan, wordt voortgezet tijdens het afvoeren van het halfprodukt en wordt beëindigd voorafgaande aan de voltooiing van de afvoer van het koolstof-halfprodukt, waarbij de toevoer van het reductiemiddel wordt uitgevoerd na de toevoer van de oxidematerialen en wordt beëindigd, voordat de afvoer van het koolstof-halfprodukt is voltooid.

De toepassing van een thermisch voorbehandeld oxidemateriaal verlaagt de verzadiging met gas van het staal, aangezien in de werkwijze van de thermische behandeling van het hydraat-vocht nagenoeg volledig uit het oxidemateriaal wordt verwijderd.

Een afname van de verzadiging met gas van het staal tijdens de productie ervan maakt het mogelijk een daarop volgende vacuümbehandeling te vermijden en andere methoden voor de bereiding van staal, welke zijn bedoeld voor het verlagen van het gasgehalte.

Een laag gehalte van dergelijke gassen, zoals waterstof en stikstof, in staal verbetert de kwaliteit van het staal, aangezien het gehalte aan schilfers en verontreiniging met nitride-fosfor-insluitsels scherp afneemt.

Bovendien worden tijdens de thermische behandeling van het oxidemateriaal de carbonaatverbindingen die in een thermisch niet behandeld materiaal aanwezig zijn, ontleed. Derhalve vermijdt de toepassing van een thermisch oxidemateriaal in de produktie van staal dat met enig element is gelegeerd, het opschuimen van de slaksmelt die wordt gevormd, en de uitdrijving ervan uit de gietpan en verlaagt dit in grote mate het gehalte van oxidische niet-metallieke insluitsels in het uiteindelijke staal. Dit verbetert de kwaliteit van staal en elimineert een extra raffinage van staal van niet-metallieke insluitsels, hetgeen de werkwijze voor de staalproduktie goedkoper maakt.

De toevoer van thermisch voorbehandelde materialen tijdens de afvoer van het koolstof-halfprodukt versnelt het smelten van het oxidemateriaal, begunstigt de vorming van een homogene slaksmelt en voorkomt het binnentreden van het oxidemateriaal in de massa van het koolstof-halfprodukt.

De toevoer van de oxidematerialen in de gietpan tijdens het af voeren van het koolstof-halfprodukt, wanneer het koolstof-halfprodukt wordt af gevoerd in een hoeveelheid van niet minder dan 0,25 van de totale massa ervan, verzekert een gelijkmatige verdeling van het oxidemateriaal op het oppervlak van het vloeibare metaal.

Dit is het gevolg van het feit dat, wanneer de gietpan wordt gevuld met metaal in een hoeveelheid van niet minder dan 0,25 van de hoogte van de gietpan, dit volume zeker voldoende is om de kinetische energie van de straal koolstof-halfprodukt volledig te onderdrukken in de massa van het halfprodukt. Derhalve zijn op het oppervlak van het koolstof-halfprodukt noch golven noch andere storingen. De opwaartse convectieve stromen van het koolstof-halfprodukt hebben een betrekkelijk lage energie en kunnen niet het oxidemateriaal in de massa van het koolstof-halfprodukt meeslepen, welk oxidemateriaal een lagere dichtheid heeft dan het koolstof-halfprodukt. In dit geval is er geen intensief roeren van de bovenlagen van het koolstof-halfprodukt, hetgeen nagenoeg geheel de vorming van een vaste metaalfilm op het oppervlak van het oxidemateriaal voorkomt, waardoor een snel smelten van het oxidemateriaal wordt voorkomen (hieronder wordt de vorming van een dergelijke film "metallisering" van het oxidemateriaal genoemd). Dit voorkomt het smelten van het oxidemateriaal in de massa van het koolstof-halfprodukt en de verontreiniging van het halfprodukt met niet-metallieke insluitsels die aanwezig zijn in het oxidemateriaal, hetgeen de kwaliteit van staal verbetert.

De tevoren bepaalde toevoer van een reductiemiddel en oxidemateriaal voorafgaande aan de afvoer van de helft van het koolstof-halfprodukt maakt de reductiewerkwijze effectief en verzekert een gelijktijdige beëindiging van de processen van reductie en afvoer van het koolstof-halfprodukt, hetgeen de snelheid van de produktie van staal versnelt.

Dit wordt veroorzaakt door intensief smelten van de oxidematerialen die een legerend element bevatten, en van slak vormende materialen. Als gevolg hiervan ontleden in de smelt van de slak de complexen van zure oxiden die in de samenstelling van het oxidemateriaal met oxiden van legerende elementen binnentreden, worden thermodynamisch stabielere verbindingen van basische oxiden die in de samenstellingen van slak vormende materialen met zure oxiden binnentreden, gevormd en worden derhalve de activiteit van het legerende element in de slaksmelt en de reductiegraad ervan verbeterd. Dit vermindert het verbruik van reductie-middel voor de bereiding van staal met de tevoren vastgestelde samenstelling en maakt de produktie van staal goedkoper.

Bovendien verbetert de vorming van thermodynamisch stabielere verbindingen van basische oxiden die de samenstelling van slak vormende materialen binnentreden, met zure oxiden die de samenstelling van de oxidematerialen binnentreden, de kwaliteit van het uiteindelijke staal, aangezien geen niet-metallieke silicaatinsluitsels worden gevormd in de massa van het vloeibare metaal.

De toepassing van thermisch behandelde oxidematerialen vermijdt het vrijkomen van gas tijdens het smelten van de materialen, wanneer ze in contact komen met een metaalsmelt, en vermijdt het opschuimen van de smelt van de slak. De afwezigheid van gasvormige produkten van gedissocieerde oxiden in de slaksmelt begunstigt een effectieve toepassing van het reductiemiddel, verlaagt de verliezen van het reductiemiddel, welke plaats kunnen vinden tijdens reactie met zuurstof van de gasvormige produkten van de gedissocieerde componentent, maakt de werkwijze van de staalproduktie goedkoper, aangezien geen extra maatregelen voor het verbeteren van de werkomstandigheden noodzakelijk zijn, en elimineert een onrechtvaardig groot verbruik van het reductiemiddel.

Het is voordelig als een thermisch voorbehandeld oxidemateriaal een mangaan bevattend oxidemateriaal te gebruiken, dat tevoren is behandeld bij een temperatuur van ongeveer 900*0 tot ongeveer 1250°C. Mangaan is beschikbaar in een groot aantal staalsoorten voor algemene toepassing, waarin een mangaangehalte varieert van 0,2 tot 2,0 massa#. Dit verbreedt de mogelijkheid van toepassing van de voorgestelde werkwijze.

De bovengenoemde temperatuur van de voorbehandeling wordt gekozen vanwege het feit, dat de samenstelling van nagenoeg alle mangaanertsen, toegepast in metallurgische produktiewerkwijzen, tezamen met hydraatwa-ter, carbonaatverbindingen van mangaan en van andere componenten, bevat. Derhalve gaat de toepassing van zogenoemd ruw erts in pyrometallurgische processen gepaard met vrijkomen van gas, hetgeen dikwijls resulteert in uitstoting van slaksmelt en metaal uit de smelteenheid of gietpan. De toepassing van mangaan bevattende oxidematerialen die thermisch zijn behandeld bij een temperatuur beneden 900°C verhoogt het verbruik van het reductiemiddel, waarvan verliezen tijdens het vrijkomen van gas worden verhoogd. Dit gaat gepaard met een afname van de mate van man-gaanextractie uit de smelt van de slak. Bovendien maakt dit het staal duurder en verslechtert de kwaliteit ervan wegens een hoger gehalte van niet-metallieke insluitsels in het uiteindelijke staal.

Thermische behandeling van mangaan bevattende oxidematerialen bij een temperatuur van 900°C en hoger verzekert de ontleding van alle car-bonaatvormen van de mineralen die in de samenstelling van mangaanerts aanwezig zijn, en begunstigt de overgang van mangaan in de oxiden met een lager zuurstofgehalte dat op zijn beurt het verbruik van het reductiemiddel verlaagt, de extractie van mangaan verhoogt, de kwaliteit van het staal verbetert en de kosten ervan doet dalen.

Thermische behandeling van de mangaan bevattende oxidematerialen bij een temperatuur boven 1250°C begunstigt de vorming van nauwelijks reduceerbare mangaansilicaten, zoals Mn2SiO/| (tefroiet) of MnSiO^ (rho-doniet). Bovendien verhoogt een stijging van de temperatuur van de thermische behandeling het smeltpunt van het bereide materiaal, hetgeen tevens de voltooiing van de reductiewerkwijze nadelig beïnvloedt, de verontreiniging van staal met niet-metallieke insluitsels bevordert, dat wil zeggen de kwaliteit van staal verslechtert en de kosten van staal verhoogt.

Het is gewenst bij de produktie van gekalmeerd staal een mangaan bevattend oxidemateriaal in een hoeveelheid toe te voegen, welke de toevoeging van 2,30 - 3.90 kg mangaan per ton van het koolstof-halfpro-dukt verbetert.

De gebruikelijke werkwijze voor de produktie van gekalmeerd staal in een staalbereidingseenheid (gewoonlijk een zuurstofconvertor of een martinstaaloven) verzekert het smelten van een standaard (identiek voor alle typen gerede staalsoorten met verschillende chemische samenstellingen) koolstof-halfprodukt dat 0,05 ~ 1,10 massa# en 0,05 ~ 0,10 massa# mangaan bevat. De instelling van staal volgens de tevoren ingestelde chemische samenstelling wordt gewoonlijk bereikt in de gietpan door toevoegen van koolstof-ferro-mangaan met laag siliciumgehalte (niet meer dan 1,0# Si), dat zowel een legerende als een deoxiderende component voor gekalmeerd staal is. Het stabiliserende effect van koolstof-ferro-mangaan met betrekking tot zuurstof in het koolstof-halfprodukt werd bepaald.

Mangaan dat een zwakker deoxidatiemiddel is dan bijvoorbeeld silicium of aluminium, is in de produktie van gekalmeerd staal het optimale element dat de bereiding van een uiteindelijk staal met hoge kwaliteit verzekert. Gewoonlijk is het mangaangehalte in gekalmeerd staal op het niveau van 0,25 ~ 0,40 massa#. Derhalve verzekert de toevoer in de giet-pan van een mangaan bevattend materiaal 2,30 - 3,90 kg mangaan per ton koolstof-halfprodukt, waarbij een gemiddelde extractie van mangaan op een niveau van 75# het mogelijk maakt het tevoren ingestelde mangaangehalte in het uiteindelijke staal te bereiken, waardoor de kwaliteit van het staal wordt verbeterd en de kosten ervan verlaagd.

Indien mangaan in de gietpan wordt gebracht in een hoeveelheid van minder dan 2,3 kg mangaan per ton koolstof-halfprodukt, is het gehalte mangaan in het uiteindelijke staal kleiner dan 0,25#, hetgeen resulteert in een hoger zuurstofgehalte in het metaal, slechtere kalmering van het metaal in een vorm, slechtere kwaliteit van het uiteindelijke staal, grote hoeveelheid defecten en hogere kosten van het staal.

De toevoeging in de gietpan van meer dan 3.9 kg mangaan per ton koolstof-halfprodukt is ook ongewenst, aangezien staal in dit geval een grotere hoeveelheid mangaan bevat, voordat het gieten plaatsvindt, en een verlaagd zuurstofgehalte en als resultaat daarvan is het kalmeren van het· metaal na het gieten slecht. Dit verslechtert de werkwijzen van kristallisatie van het gietstuk in de vorm, het oppervlak van de gewalste produkten, de kwaliteit van het uiteindelijke staal, verhoogt de hoeveelheid defecten en verhoogt de kosten van het uiteindelijke staal.

Het is gewenst bij de produktie van gekalmeerd staal aluminium toe te passen als een metaalreductiemiddel, waarbij het verbruik daarvan wordt gekozen ten opzichte van de massaverhouding van het toegevoegde aluminium en mangaan in het uiteindelijke staal gelijk aan respectievelijk (0,30 - 0,32) : (0,95 - 1,05).

Met betrekking tot de fysisch-chemische eigenschappen is aluminium, indien op efficiënte wijze toegepast, een van de meest optimale materialen, toegepast in thermische metaal reducerende werkwijzen. De affiniteit van aluminium ten opzichte van zuurstof is groter dan van silicium, hetgeen de mogelijkheid verhoogt van een vollediger extractie van een legerend element uit de slaksmelt. Aluminiumoxide, het produkt van de oxidatie van aluminium, verlaagt de activiteit van het legerende element in de slaksmelt tot een veel mindere mate dan siliciumdioxide, het produkt van de oxidatie van silicium. De toepassing van aluminium als een reductiemiddel verhoogt de thermische stabiliteit van de werkwijze in vergelijking met silicium en maakt het mogelijk tevens in de smelt van de slak, indien noodzakelijk, de overeenkomstige slak vormende materialen (bijvoorbeeld kalk) toe te voegen zonder een extra verbruik van warmtedragers voor het smelten ervan.

Aluminium als een reductiemiddel heeft bepaalde voordelen ten opzichte van elementen, zoals calcium, magnesium en andere met een hogere affiniteit voor zuurstof dan aluminium. Bij temperaturen van de metaal-smelt in de gietpan gelijk aan 1550-1620°C is de dampdruk van calcium en magnesium hoog genoeg en derhalve gaat het smelten van deze elementen gepaard met de vorming van gasvormige produkten (calcium- en magnesium-dampen) die uit de reductiezone worden verwijderd zonder te reageren met zuurstof of het overeenkomstige oxide dat een legerend element bevat. Een afname van de activiteit van calcium en magnesium bij dergelijke temperaturen kan worden verzekerd door een aanzienlijke verdunning in de smelt, dat wil zeggen door het toevoegen aan de smelt van een ballast-toevoegsel, bijvoorbeeld ijzer of silicium in hoeveelheden dicht bij 70-95#· In dit geval vereist het verhitten en smelten van het ballasttoe-voegsel een extra warmteverbruik, hetgeen de thermische stabiliteit van de werkwijze van reductie vermindert en de omstandigheden van een volledige extractie van het legerende element uit de slaksmelt verslechtert.

Koolstof en mangaan zijn de noodzakelijke elementen in de samenstelling van gekalmeerde staalsoorten, terwijl silicium en aluminium zeer ongewenst zijn naast gebruikelijke verontreinigingen zoals zwavel en fosfor. Derhalve wordt het verbruik van aluminium in de bereiding van gekalmeerde staalsoorten door de voorgestelde methode gekozen uit de massaverhouding van toegevoegd aluminium en mangaan in de samenstelling gelijk aan respectievelijk (0,30 - 0,32) : (0,95 “ 1,05)·

Een dergelijke samenstelling verzekert een volledig verbruik van aluminium voor de reductie van mangaan uit de slaksmelt en is een beperkende factor in de ontwikkelde versie van de methode. Indien het verbruik van aluminium minder is dan 0,30 : (0,95 ~ 1,05)» zal de hoeveelheid gereduceerd mangaan onvoldoende zijn voor de bereiding van gekalmeerd staal. Indien het verbruik van aluminium groter is, zal het deel van aluminium worden gebruikt voor deoxidatie van het metaal als gevolg waarvan het zuurstofgehalte in staal lager zal zijn dan vereist. Het kalmeringsproces van staal na het gieten is slecht in beide gevallen, hetgeen de hoeveelheid defecten in gewalste produkten verhoogt, de kwaliteit van staal verlaagt en de kosten ervan verhoogt.

Het mangaangehalte in gekalmeerde staalsoorten varieert van 0,20 tot 0,45#· Indien het verbruik van een mangaan bevattend oxidemateriaal kleiner is dan de ondergrens, neemt de mogelijkheid van het regelen van het legeringsproces af, aangezien in dit geval de hoeveelheid mangaan-oxiden in plaats van aluminiumoxiden de beperkende factor wordt. Dit maakt twee versies mogelijk van ongunstige legeringswerkwijzen: ofwel zal aluminium dat onvolledig wordt verbruikt voor de reductie, staal deoxideren en het zuurstofgehalte doen afnemen beneden de vereiste grens (dit vindt plaats, wanneer de mangaanextractie uit de slaksmelt vollediger is en het mangaangehalte in staal 0,20% of meer bereikt), ofwel zal het mangaangehalte in staal minder zijn dan vereist, indien de mate van mangaanextractie binnen de gewone grenzen ligt.

Een groter verbruik van het mangaan bevattende materiaal verhoogt de kosten van staal en verslechtert de kwaliteit ervan vanwege een hoog mangaangehalte, laag zuurstofgehalte, slecht kalmeringsproces na gieten en verhoogde hoeveelheid defecten.

De concentratiegrenzen volgens de uitvinding van aluminium en mangaan namelijk hun verhouding (0,30 - 0,32) : (0,96 - 1,05) verzekert de bereiding van staal met hoge kwaliteit en verlaagt de kosten ervan.

Het is gunstig bij de bereiding van met aluminium gelegeerd staal aluminium toe te passen als een metaalreductiemiddel, waarbij het verbruik ervan wordt gekozen afhankelijk van de massaverhouding van toegevoegd aluminium en mangaan, die in de samenstelling van het gerede materiaal treden, respectievelijk gelijk aan (0,30 - 0,32) : (0,95 - lt05). Het is van belang met de toevoer van slakvormend materiaal te beginnen na de toevoeging van aluminium, gebruikt als een reductiemiddel, en de toevoer voort te zetten tijdens het aftappen van het koolstof-halfpro-dukt in de gietpan en na de voltooiing van het aftappen van het kool-stof-halfprodukt extra aluminium toe te voegen in een hoeveelheid van 0,^5 - 0,85 kg per ton koolstof-halfprodukt, waarbij door de smelt een neutraal gas wordt geborreld.

Het voornaamste vereiste dat voor het materiaal van belang is, dat uit met aluminium gelegeerd staal vervaardigd is en bedoeld is voor het koud persen, is het vermogen van een plaat of strook tot diep of zeer diep trekken, wanneer voorwerpen worden vervaardigd met een gegeven vorm en afmetingen door koud persen met minimale verliezen en lage materiaalkosten. Dit kan worden bereikt, wanneer metaal hoge plastische eigenschappen bezit, gelijkmatig is over de gehele massa van de te persen plaat en de eigenschappen behoudt tussen het walsen en de perswerkwijzen.

De waarde van het opbrengstpunt en in het bijzonder de verhouding (01/02) van de vloeigrens (σι) tot de uiteindelijke sterkte (02) beïnvloedt het vermogen van staal tot dieptrekken in de grootste mate ten opzichte van andere mechanische eigenschappen. Een lage waarde voor crl/cr2“Punten wiJst in de richting, dat staal een aanzienlijke plastici-teitsreserve bezit.

Zoals bekend, wordt een zeer goed vermogen van staal voor diep trekken waargenomen, indien σ1/θ2 = 0,6, een goed vermogen vindt plaats, wanneer σ^/σ£ = 0,65 - 0,75 en een slecht vermogen bij σ^/σ£ > 0,75·

De verbetering van plastische eigenschappen van staal is afhankelijk van optimale chemische samenstelling, hoofdzakelijk van het gehalte mangaan en aluminium.

De toevoeging van een extra hoeveelheid aluminium verschaft een optimaal mangaan- en aluminiumgehalte in het uiteindelijke staal, hetgeen de beste plasticiteit van metaal verzekert, dat wil zeggen een minimale hoeveelheid defecten in gewalste en geperste voorwerpen die uit dit staal zijn vervaardigd.

De technologie volgens de uitvinding verschaft een hoge opbrengst van het metaal met een verbeterde kwaliteit en vermindert de kosten van het metaal als gevolg van het bereiken van een tevoren ingesteld aluminium- en mangaangehalte in staal.

In de voorgestelde versie wordt aluminium voor mangaanreductie, deoxidatie en legering van staal in twee hoeveelheden toegevoegd. Dit maakt het mogelijk het oxidatieniveau van het metaal in de gietpan te stabiliseren, voordat de tweede hoeveelheid aluminium wordt toegevoegd. Na de toevoeging van de eerste hoeveelheid aluminium is de reactie van de mangaanreductie uit de smeltende, mangaan bevattende oxidematerialen overheersend in de gietpan, waarbij het verbruik van aluminium voor metaaldeoxidatie veel lager is dan voor de reductiewerkwijze.

Dit is het gevolg van het feit, dat de hoeveelheid zuurstof aanwezig in de slak en verbruikt tijdens de reductie voor aluminiumoxidatie in de orde van 1,5 - 2,0 groter is dan die in het metaal.

Zelfs wanneer wordt aangenomen, dat de snelheden van mangaanreductie en metaaldeoxidatie gelijk zijn, is de fractie van de aluminium bevattende reactieprodukten, gevormd in de massa van het metaal, met een grootte-orde van 1,5 - 2,0 lager dan op het tussenvlak van slak-metaal, dat wil zeggen in de zone van de reductiereactie. Met andere woorden, het gehalte aan totaal Al in metaal na de toevoeging van de eerste hoeveelheid aluminium in de gietpan moet op het niveau van sporen zijn.

Na de reductie van mangaan wordt een inert gas door het metaal geblazen teneinde de chemische samenstelling van het gesmolten metaal in mangaan en zuurstof gemiddeld te maken.

De toevoeging van extra aluminium aan de smelt deoxideert de smelt volledig en verzekert de bereiding van het uiteindelijke staal met een tevoren ingesteld aluminiumgehalte.

Na het beëindigen van het aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan wordt de reductie van de legerende elementen uit de oxiden ervan beëindigd. Dit maakt de omstandigheden voor staallegering met aluminium gunstig, aangezien tot het moment van toevoeging van extra aluminium in de gietpan het metaal nagenoeg volledig gedeoxideerd is tot de waarden van zuurstofgehalte, overeenkomstig aan die in het uiteindelijke staal. Derhalve wordt in het metaal gebracht aluminium in dit geval alleen voor de legeringsprocedure gebruikt.

De toevoer van extra aluminium in een hoeveelheid kleiner dan 0,45 kg/t verzekert niet de vereiste eigenschappen van het metaal en meer dan 0,85 kg/t verhoogt het aluminiumgehalte in het staal, hetgeen eveneens ongewenst is.

Het doorblazen van een neutraal gas door de smelt verschaft een gelijkmatige verdeling van extra aluminium in de massa van het metaal.

De toevoeging van slak vormende materialen na de toevoeging van de eerste hoeveelheid aluminium verhoogt de activiteit van mangaan in de slaksmelt, verbetert de reductiewerkwijze, waarborgt het mangaangehalte in het uiteindelijke staal binnen de smalle concentratiegrenzen, verbetert de kwaliteit van het uiteindelijke staal, verlaagt de hoeveelheid defecten in gewalste en geperste voorwerpen, vervaardigd uit het bereide staal.

De voorgestelde werkwijze verbetert de kwaliteit van het uiteindelijke staal en verlaagt de kosten van metaal als gevolg van gegarandeerd bereiken van een tevoren ingesteld aluminium- en mangaangehalte in het uiteindelijke staal.

De toepassing van de voorgestelde werkwijze voor het bereiden van staal voor algemene toepassing verzekert de produktie van het staal zonder de toepassing van ferrolegeringen, verbetert de kwaliteit van het uiteindelijke staal en maakt de produktiewerkwijze goedkoper.

Beste werkwijze voor het uitvoeren van de uitvinding

De voorgestelde methode kan worden toegepast voor de bereiding van staal voor algemene doeleinden, bevattende in massa %: koolstof 0,05 - 0,5 mangaan 0,25 - 2,5 ijzer rest.

Bovendien kan het staal voor algemene doeleinden tevens bevatten in massa %: silicium tot 0,6 aluminium tot 0,08 chroom tot 2 vanadium tot 0,2 titaan tot 0,2 en andere elementen.

Een werkwijze voor de bereiding van staal voor algemene doeleinden wordt op de volgende wijze uitgevoerd.

In een bekende staalbereidingseenheid (een martinstaaloven, elektrische oven, een convertor met bovenaf, onderaf of gecombineerd doorblazen met zuurstof, gas-zuurstof-mengsels, neutrale en andere gassen) wordt een koolstof-halfprodukt gesmolten met bijvoorbeeld de volgende samenstelling (massa %): koolstof 0,05 ~ 0,3 mangaan 0,05 “ 0,10 silicium aluminium sporen zwavel tot 0,30 fosfor tot 0,025·

Een keuze door de voorgestelde methode van een staalbereidingseenheid voor het bereiden van een koolstof-halfprodukt wordt opgelegd door de vereisten die zijn gesteld aan het staal voor algemene doeleinden dat wordt bereid, en kunnen uitgevoerd worden door de fabriek die het uiteindelijke staal bereidt.

Het verkregen koolstof-halfprodukt in de staalbereidingseenheid wordt afgetapt in de gietpan met de capaciteit die overeenkomt met of een veelvoud is van die van de staalbereidingseenheid.

Tijdens het aftappen van het koolstof-halfprodukt worden de slak vormende materialen in de gietpan gebracht (kalk, dolomiet, fluoriet en/of andere).

Wanneer de gietpan gevuld wordt met het koolstof-halfprodukt in een hoeveelheid van niet minder dan 0,25 en niet meer dan 0,5 van de massa van het koolstof-halfprodukt, wordt een thermisch voorbehandeld oxidema-teriaal dat de legerende elementen bevat, tijdens het aftappen van het koolstof-halfprodukt toegevoegd.

Als oxidematerialen die de legerende elementen bevatten, kan men gebruik maken van mangaan bevattende materialen, alsmede chroom, vanadium- titaan bevattende en andere materialen, welke afzonderlijk of in combinatie in de gietpan worden gebracht, afhankelijk van een tevoren ingestelde chemische samenstelling van het uiteindelijke staal.

De toevoer van de thermisch voorbehandelde oxidematerialen die de legerende elementen bevatten, wordt beëindigd, voordat het aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan is beëindigd.

Na de toevoer van de oxidematerialen die de legerende elementen bevatten, wordt het reductiemiddel, bijvoorbeeld op aluminium, calcium, silicium of titaan gebaseerde legeringen en dergelijke, in de gietpan gebracht.

De toevoer van het reductiemiddel in de gietpan wordt beëindigd, voordat het aftappen van het koolstof-halfprodukt is voltooid. Als gevolg wordt het staal met een tevoren ingestelde chemische samenstelling verkregen.

De toepassing van thermisch voorbehandelde oxidematerialen voorkomt het opschuimen van de slaksmelt in de gietpan en voorkomt overstromen en spatten van metaal en slak uit de gietpan tijdens het vullen van de gietpan met het koolstof-halfprodukt.

Een glad verloop van de reductiewerkwijze en een nagenoeg volledig afwezig zijn van hydraatvocht in de thermisch voorbehandelde oxidematerialen die de legerende elementen bevatten, maakt het mogelijk het waterstof- en stikstofgehalte in het staal en de hoeveelheid niet-metal-lieke insluitsels, gevormd tijdens het opschuimen van de smeltslak, te verminderen, waarbij de kwaliteit van het uiteindelijke staal wordt verbeterd.

De werkwijze van reductie van de legerende elementen uit thermisch voorbehandelde oxidematerialen die in de gietpan worden toegevoerd, is kort en eindigt, wanneer het aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan is beëindigd. De mate van extractie van het legerende element uit het oxidemateriaal in het staal bereikt 90-97#» hetgeen de overeenkomstige waarde die verkregen wordt, wanneer ferrolegeringen worden gebruikt, in grote mate overschrijdt. Al het bovenstaande maakt het bereide staal goedkoper.

Het begin van de toevoer in de gietpan van thermisch voorbehandelde oxidematerialen die de legerende elementen bevatten, na het aftappen van het koolstof-halfprodukt in een hoeveelheid van niet minder dan 0,25 maar niet meer dan 0,5 van de massa ervan en het einde van de toevoer, voordat het aftappen van het koolstof-halfprodukt is voltooid, alsmede de toevoer van het reductiemiddel na de toevoeging van de oxidematerialen voorafgaande aan het voltooien van het aftappen van koolstof-halfprodukt verzekert een simultaan gedrag van smelten van de oxidemateria- len die de legerende elementen bevatten, het smelten van het reductie-middel en vermindering van de legerende elementen uit de slaksmelt. Bovendien begunstigt een dergelijke werkwijze een intensieve vermindering van de legerende elementen uit de oxidematerialen en tegelijkertijd voltooiing van het reductieproces en het aftappen van het koolstof-half-produkt in de gietpan, waarbij de kwaliteit van het staal wordt verbeterd en het staal goedkoper wordt bereid.

Indien thermisch voorbehandelde oxidematerialen die de legerende elementen bevatten, in de gietpan na het aftappen van het koolstof-half-produkt in een hoeveelheid minder dan 0,25 van de totale massa ervan worden toegevoegd, vindt de zogenaamde "metallisering" van het oxidema-teriaal plaats, resulterende in de vorming van een vaste metallieke film op het oppervlak van het oxidemateriaal.

Dit is het gevolg van feit dat bij het begin van aftappen van het koolstof-half produkt in de gietpan de vallende straal van het koolstof-halfprodukt een hoge kinetische energie bezit, als gevolg waarvan intensieve convectieve stromen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan worden gevormd, welke stromen in staat zijn in de massa de materialen (oxidematerialen die de legerende elementen bevatten) in te brengen met een dichtheid die lager is dan die van het koolstof-halfprodukt. Het inbrengen van de oxidematerialen in de massa van het koolstof-halfprodukt begunstigt de vorming op het oppervlak van dergelijke materialen van een vaste metallieke film ("metallisatie*'), wat het smelten van de oxidematerialen hindert. Als gevolg daarvan worden de omstandigheden van het smelten van de oxidematerialen slechter, neemt de smeltsnelheid af en de omstandigheden van de reductie van de legerende elementen gaan achteruit. De reductiewerkwijze wordt nauwelijks regelbaar.

Bovendien verhoogt een inefficiënte toepassing van het reductiemid-del de verliezen ervan, aangezien het reductiemiddel partieel wordt verbruikt voor de reactie met zuurstof uit de atmosfeer.

Wanneer het wordt ''gemetalliseerd'*, smelt een deel van het oxidemateriaal in de massa van het koolstof-halfprodukt, waarbij het staal wordt verontreinigd met niet-metallieke insluitsels en de kwaliteit ervan achteruit gaat.

Bovendien neemt het "gemetalliseerde" deel van de oxidematerialen niet deel aan de reductiewerkwijze en derhalve moet het totale verbruik van thermisch voorbehandelde oxidematerialen die de legerende elementen bevatten, worden verhoogd voor de produktie van staal met een tevoren ingestelde chemische samenstelling.

De toevoeging in de gietpan van thermisch voorbehandelde oxidemate- rialen die de legerende elementen bevatten, verlengt de werkwijze van het legeren van staal. Dit is het gevolg van het feit, dat voor de beschreven toevoeging van de oxidematerialen in de gietpan de legerende werkwijze wordt beperkt door de diffusie van de oxidecomponenten en van de reductieprodukten in de reactiezone, dat wil zeggen door de kinetische omstandigheden van de reactie, die op hun beurt afhankelijk zijn van veel parameters: temperatuur, roeren van het metaal en de slak en andere.

Voor het verhogen van de snelheid van reductie van de legerende elementen uit de oxidematerialen is het noodzakelijk het smelten van de oxidematerialen te versnellen, hetgeen extra warmtekosten en verbruik van energiedragers vereist. Een extra intensief roeren van het metaal is bovendien vereist voor een versnelde verwijdering uit de reactiezone van metallieke produkten, namelijk legerende elementen, en voor een gelijkmatige verdeling ervan in het metaal over de hoogte van de gietpan.

Voor dit doel moeten de gietpannen voor het gieten van staal zijn voorzien van speciale inrichtingen voor het roeren van het metaal of het roeren kan worden uitgevoerd met speciaal ontworpen inrichtingen voor . het instellen van het metaal op een tevoren vastgestelde chemische samenstelling en temperatuur.

Bovendien veroorzaakt het verlengen van de legeringswerkwijze in de gietpan een verhoogd verbruik van het reductiemiddel, aangezien de gewoonlijk in de praktijk toegepaste reductiemiddelen zowel een smeltpunt als een dichtheid bezitten, die lager zijn dan van de thermisch voorbehandelde oxidematerialen die de legerende elementen bevatten, terwijl de affiniteit ervan voor zuurstof hoger is dan die van de legerende elementen. Als resultaat daarvan smelten de in de gietpan ingebrachte reductiemiddelen sneller dan de oxidematerialen en de plaatselijke concentratie ervan in de smelt van slak en metaal neemt toe, wat leidt tot het naar buiten treden van het gesmolten reductiemiddel naar het oppervlak van de slaksmelt en tot het daarop volgende verbranden ervan door de reactie met zuurstof uit de atmosfeer. Een bepaald deel van het reductiemiddel wordt verbruikt voor de interactie met zuurstof die is opgelost in de massa van het koolstof-halfprodukt, hetgeen de hoeveelheid niet-metallieke insluitsels in het uiteindelijke staal verhoogt en de kwaliteit van het staal verslechtert. Al het bovenstaande maakt het staal duurder. De toevoeging van het reductiemiddel in de gietpan voorafgaande aan de voltooiing van het aftappen van koolstof-halfprodukt verzekert een gelijktijdig einde van de reductiewerkwijze en het aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan en verschaft de bereiding van een uiteindelijk staal met een hoge kwaliteit.

De toevoeging van het reductiemiddel in de gietpan na het einde van het aftappen van het koolstof-halfprodukt, zoals reeds hierboven is vermeld, verhoogt het verbruik van het reductiemiddel, aangezien de reductie in dit geval onder de kinetische omstandigheden verloopt en resulteert in verontreiniging van staal met oxidische niet-metallieke in-sluitsels, dat wil zeggen de kwaliteit van het uiteindelijke staal gaat achteruit.

Het is van voordeel een metalliek reductiemiddel als reducerend middel toe te passen.

Een keuze van het metallieke reductiemiddel wordt opgelegd door de noodzaak de werkwijze van het legeren van staal met de toepassing van oxidematerialen die een legerend element bevatten, uit te voeren in een exotherm regime, dat wil zeggen met vrijkoming van warmte. Wanneer de werkwijze voor het legeren van staal wordt uitgevoerd in de gietpan, is extra warmte vereist voor het verhitten en smelten van de oxidematerialen die in de gietpan worden ingeleid.

Indien de reactie voor het reduceren van de legerende elementen uit oxidematerialen verloopt met een absorptie van warmte (endotherme reactie) , moet gebrek aan warmte worden gecompenseerd door andere middelen, bijvoorbeeld door extra verhitten van het koolstof-halfprodukt in een staalbereidingseenheid, speciaal verhitten van het koolstof-halfprodukt in de gietpan door een elektrische boog of een andere methode, door toepassing van exotherme mengsels die extra worden toegevoegd in de gietpan of door andere methoden.

Een extra verhitting van het koolstof-halfprodukt in een staalbereidingseenheid is echter gerelateerd niet alleen aan extra verbruik aan energiedragers, maar zoals in het geval van de bereiding van een koolstof-halfprodukt, bijvoorbeeld in een zuurstofconvertor tot extra verbruik van ruw ijzer, en dit verslechtert de kwaliteit van het uiteindelijke staal. Dit is het gevolg van het feit, dat een stijging van de temperatuur van het koolstof-halfprodukt, voordat dit wordt afgetapt uit de staalbereidingseenheid, gerelateerd is aan een toename van het zuurstofgehalte in het koolstof-halfprodukt. De verwijdering van een extra hoeveelheid zuurstof uit het koolstof-halfprodukt vereist een extra hoeveelheid van het deoxideermiddel dat op zijn beurt de hoeveelheid niet-metallieke insluitsels in het staal verhoogt, de kwaliteit van het uiteindelijke staal verslechtert en dit kostbaarder maakt.

Een extra verhitting van het koolstof-halfprodukt in de gietpan door de elektrische boog of andere methode vereist een speciale inrich- ting en een extra verbruik van energiedragers (bijvoorbeeld elektrische energie) en maakt derhalve het uiteindelijke staal duurder, hetgeen niet altijd gerechtvaardigd is in de produktie van staal voor algemene doeleinden.

De toepassing van exotherme mengsels maakt het staal ook duurder en verslechtert de kwaliteit ervan als gevolg van een verhoogde hoeveelheid niet-metallieke insluitsels, welke de produkten zijn van exotherme reacties.

De toepassing van niet-metallieke materialen als een reductiemiddel is minder kostbaar, aangezien bijvoorbeeld koolstof bevattende materialen in de reductiewerkwijzen warmteabsorptie begunstigen, hetgeen de kwaliteit van het uiteindelijke staal verslechtert en dit duurder maakt; de reductiemiddelen die niet-metallieke componenten als exotherme toevoegsels bevatten, zijn bovendien minder gewenst, aangezien de toepassing ervan zoals hierboven vermeld de kwaliteit van het uiteindelijke staal verslechtert en dit duurder maakt.

Op basis van het bovenstaande is het voordelig bij het uitvoeren van de hier voorgestelde methode een metalliek reduceermiddel toe te passen, dat niet in het staal binnengaat, zoals een verontreiniging als zwavel, en derhalve na de beëindiging van aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan het niet vereist is, extra bewerking uit te voeren teneinde het staal sterk te ontzwavelen. Dit maakt het staal goedkoper.

Bij de produktie van mangaanstaal van elke chemische samenstelling wordt als een oxidemateriaal gebruik gemaakt van een mangaan bevattend oxidemateriaal dat tevoren is onderworpen aan een warmtebehandeling bij 900-1250°C.

Een keuze van een dergelijk oxidemateriaal dat mangaan als een legerend materiaal bevat, werd opgelegd, doordat bijna alle typen staalsoorten voor algemene doeleinden mangaan bevatten in hoeveelheden die variëren binnen de grenzen van 0,25 tot 2,5#·

De temperatuurgrenzen van de thermische behandeling gelijk aan 900-1250°C zijn gebaseerd op de noodzaak hydraatvocht te verwijderen uit het oxidemateriaal, aangezien de aanwezigheid van hydraatvocht zoals hierboven vermeld leidt tot schuimen van de slak in verloop van de legering van staal, het spatten van metaal en slak uit de gietpan en de verontreiniging van het uiteindelijke staal met gassen als waterstof en stikstof verhoogt, hetgeen de kwaliteit van het staal verslechtert.

Bovendien vergemakkelijkt de thermische behandeling van het mangaan bevattende oxidemateriaal op de bovengenoemde temperatuur de ontleding van de carbonaatverbindingen in mangaan bevattende oxidematerialen die op overeenkomstige wijze als hydraatvocht het schuimen de slak, spatten van metaal en slak uit de gietpan begunstigen en het waterstof- en stik-stofgehalte in het uiteindelijke staal en de hoeveelheid niet-metallieke insluitsels verhogen. Dit verslechtert de kwaliteit van het uiteindelijke staal en maakt het duurder, aangezien extra maatregelen vereist zijn om het staal te bevrijden van gassen en de hoeveelheid niet-metallieke insluitsels te verminderen.

Indien oxidematerialen die mangaan bevatten in de vorm van Μηθ£ (pyrolusiet), MngOty (hausmanniet) of als carbonaten MnCO^, CaCO^ en andere worden toegepast zonder een thermische behandeling of worden behandeld bij een temperatuur beneden 900*0, gaat de toevoer ervan in de gietpan gepaard met ontleding van oxide- en carbonaatcomponenten met de vorming van gasvormig koolmonoxide en -dioxide. Gasvormige produkten van de ontleding van het oxidemateriaal doen de smeltslak schuimen in de gietpan en begunstigen het spatten van metaal en slak uit de gietpan. Bovendien begunstigen ze de overdracht van zuurstof uit de atmosfeer in de massa van de smelt van slak en metaal, verhogen ze de hoeveelheid niet-metallieke insluitsels in het uiteindelijke staal, verslechteren ze de kwaliteit van het uiteindelijke staal en maken ze het duurder.

Thermische behandeling van mangaan bevattend oxidemateriaal bij temperaturen beneden 900°C verschaft niet een volledige verwijdering van hydraatvocht, waarvan de aanwezigheid ook de kwaliteit van het uiteindelijke staal verslechtert, het staal verontreinigt met niet-metallieke insluitsels, stikstof en waterstof.

Het is niet van voordeel de thermische behandeling van het mangaan bevattende oxidemateriaal uit te voeren bij een temperatuur boven 1250*0, aangezien bij dergelijke temperaturen het smelten van het oxidemateriaal plaatsvindt, hetgeen de fysisch-chemische eigenschappen van het oxidemateriaal wijzigt, in het bijzonder het smeltpunt verhoogt. Verder verlengt dit de reductiewerkwijze in de gietpan en maakt deze niet efficiënt na het voltooien van het aftappen van het koolstof-half-produkt in de gietpan.

Bij de produktie van gekalmeerd staal wordt een mangaan bevattend oxidemateriaal in de gietpan geleid in een hoeveelheid die het toevoegen van 2,30 - 3.90 kg mangaan per ton koolstof-halfprodukt verzekert.

Dit maakt het mogelijk een staal van hoge kwaliteit te bereiden met een tevoren ingesteld gehalte mangaan dat gelijkmatig over de hoogte van de gietpan is verdeeld, een normaal kalmeringsproces van het staal te verzekeren in een vorm na het gieten van het staal en de opbrengst van eindprodukt te verhogen.

Indien het specifieke verbruik van het mangaan bevattende oxidema-teriaal minder is dan 2,3 kg mangaan per ton van het koolstof-halfpro-dukt, wordt het vereiste mangaangehalte in het uiteindelijke staal dat in grote mate verantwoordelijk is voor de noodzakelijk hoeveelheid zuurstof in het staal voorafgaande aan het gieten, verlaagd, waarbij de kwaliteit van het eindmetaal nadelig wordt beïnvloed.

Het uiteindelijke staal in dit geval wordt gekenmerkt door een verhoogd zuurstofgehalte, laag kalmeringsproces na gieten, verstoring van de vorming van een rand in het verloop van de kristallisatie, hetgeen het oppervlak van de gewalste produkten verslechtert en de hoeveelheid defecten verhoogt. Het uiteindelijke staal heeft een slechte kwaliteit.

Een stijging in het specifieke verbruik van het mangaan bevattende oxidemateriaal tot de waarden groter dan 3.90 kg per ton van het kool-stof-halfprodukt resulteert in een toegenomen mangaangehalte in het uiteindelijke staal en derhalve in een verlaagd zuurstofgehalte in vloeibaar staal voorafgaande aan het gieten tot waarden beneden grenswaarden, hetgeen een normaal kalmeringsproces in een vorm en bereiding van een gewalst materiaal van hoge kwaliteit verzekert. Een zwak kalmeringsproces verschaft niet een volledig verwijdering van niet-metallieke in-sluitsels en gassen uit de massa van het vloeibare metaal, de kwaliteit van de gewalste produkten gaat achteruit en het uiteindelijke staal wordt duurder.

Bij de bereiding van gekalmeerd staal werd aluminium gebruikt als een reductiemiddel in een hoeveelheid, gekozen uit de massaverhouding van ingeleid aluminium en mangaan in de samenstelling van het bereide staal gelijk aan respectievelijk (0,30 - 0,32) : (0,95 ~ 1.05).

De toevoeging van aluminium in de gietpan werd beëindigd voorafgaande aan het voltooien van aftappen van koolstof-halfprodukt.

De gekozen massaverhoudingen van aluminium en mangaan worden opgelegd door de volgende specifieke kenmerken van de reductiewerkwijze in de gietpan tijdens de produktie van gekalmeerd staal.

Een hoge intensiteit van de reductiewerkwijze, een gelijktijdige voortgang van dergelijke werkwijzen als smelten van oxidemateriaal en reductiemiddel en reductie van mangaan, een gelijktijdige voltooiing van de reductie van mangaan en het aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan maakten een effectieve toepassing van aluminium mogelijk. In dit geval wordt aluminium nagenoeg volledig verbruikt voor de reductie van mangaan; het reageert noch met zuurstof, opgelost in het koolstof- halfprodukt, noch met zuurstof uit de atmosfeer. Dit verbetert de kwaliteit van gekalmeerd staal vanwege de verwijdering uit de samenstelling van primaire oxidische niet-metallieke aluminiumoxide-insluitsels (de produkten van de aluminiuminteractie met zuurstof, opgelost in het kool-stof-halfprodukt) en maakt het uiteindelijke staal goedkoper als gevolg van een doelmatige toepassing van aluminium zonder de toepassing van mangaan-ferrolegeringen voor het legeren.

Het specifieke verbruik van het toegevoegde aluminium van minder dan 0,30 tot (0,95 " 1,03) van mangaan in de samenstelling van het uiteindelijke staal is onvoldoende om het tevoren ingestelde mangaangehalte in gekalmeerd staal te bereiken, hetgeen resulteert in een hoge mate van oxidatie van het staal, slecht kalmeren in de vorm na het gieten, toegenomen hoeveelheid defecten en een slechte kwaliteit van het uiteindelijke staal. Voor het verbeteren van de kwaliteit van gekalmeerd staal moet derhalve het mangaangehalte worden verhoogd. Indien echter het mangaangehalte in het staal wordt verhoogd door toevoeging van mangaan-ferrole-geringen in de gietpan, stijgen de kosten van het staal.

Indien het specifieke verbruik van het toegevoerde aluminium groter is dan 0,32 : (0,95 - 1,05) van mangaan in de samenstelling van het uiteindelijke staal, zal een deel van het aluminium worden verbruikt voor de reactie met zuurstof die is opgelost in de massa van het koolstof -halfprodukt en als gevolg daarvan wordt het kalmeringsproces van staal in de vorm na het gieten zwak, het gehalte van primaire aluminium-oxide als niet-metallieke insluitsels (de produkten van aluminiumoxida-tie) stijgt in het uiteindelijke staal, de kwaliteit van het uiteindelijke staal verslechtert, de hoeveelheid defecten neemt toe en de kosten van het staal stijgen.

Overeenkomstige negatieve verschijnsels worden ook waargenomen, wanneer aluminium in de gietpan wordt toegevoerd na de voltooiing van het aftappen van het koolstof-halfprodukt daarin.

Bij de produktie van met aluminium gelegeerd staal wordt aluminium gebruikt als een reductiemiddel in dezelfde verhouding met mangaan als in de produktie van gekalmeerd staal en na het aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan wordt een extra hoeveelheid aluminium toegevoegd in een hoeveelheid van 0,45 - 0,85 kg per ton koolstof-halfprodukt.

Een extra toevoeging van aluminium wordt opgelegd door de noodzaak staal te produceren met een tevoren bepaald aluminiumgehalte en voor het op doelmatige wijze verbruiken van aluminium.

Wanneer de werkwijze van het aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan voltooid wordt, komt de reductie van mangaan uit het mangaan bevattende oxidemateriaal tevens tot een einde. Derhalve wordt aluminium dat extra in de gietpan wordt gebracht, hoofdzakelijk gebruikt voor het legeren van staal. Dit maakt het mogelijk staal te produceren met een tevoren bepaald aluminiumgehalte en verontreiniging van staal met uit aluminiumoxide bestaande niet-metallieke insluitsels als gevolg van een doelmatige toepassing van aluminium te elimineren. Als gevolg daarvan wordt de kwaliteit van het uiteindelijke staal verbeterd en worden de kosten verlaagd.

Een bruikbare toepassing van aluminium dat extra in de gietpan wordt gebracht na het voltooien van het aftappen van het koolstof-half-produkt, is 93~97%·

Het verbruik van extra aluminium in een hoeveelheid kleiner dan 0,45 kg/t verzekert niet de vereiste kwaliteit van het metaal en meer dan 0,85 kg/t verhoogt het aluminiumgehalte in het staal, wat tevens ongewenst is.

Bij de produktie van met aluminium gelegeerd staal, na de reductie van mangaan, wordt een inert gas door het metaal geborreld, bijvoorbeeld argon voor het in evenwicht brengen van de chemische samenstelling van gesmolten metaal met betrekking tot mangaan en zuurstof.

Het doorblazen van de smelt met argon na het toevoegen van extra aluminium verzekert een gelijkmatige verdeling van aluminium in de massa van het vloeibare metaal, hetgeen de kwaliteit van het uiteindelijke staal verhoogt, de hoeveelheid defecten in gewalste en geperste produk-ten die uit het uiteindelijke staal worden vervaardigd, vermindert.

In dit geval worden de slak vormende materialen toegevoegd na de toevoeging van de eerste hoeveelheid aluminium. Dit verhoogt de basici-teit van de slak, verhoogt de activiteit van mangaan in de slaksmelt en versnelt de reductie van mangaan uit het oxidemateriaal. Als gevolg hiervan bereikt het mangaangehalte in het uiteindelijke staal de tevoren bepaalde waarde en de kwaliteit van het staal verbetert.

Voorbeeld I

Bereiding van met chroom gelegeerd staal

De werkwijze voor de bereiding van staal werd uitgevoerd in een zuurstofconvertor van 350 t en het metaal werd ingesteld op een tevoren bepaalde chemische samenstelling in de gietpan.

Tabel A illustreert 15 proeven voor de bereiding van met chroom gelegeerd staal; de procesparameters overeenkomstig de onderhavige werkwijze en die, welke van de omvang van de onderhavige werkwijze afwijken, worden weergegeven.

TABEL A

Nr. Tijd van toevoe- Tijd van toevoe- Reductie- Chemische samenging van oxide- ging van redu- middel, stelling van materiaal, de ceermiddel type koolstofhalf- fractie koolstof- produkt, massa % halfprodukt (k-h) die wordt afgetapt begin eind begin eind C Si Mn 123 45 6 78 9 ~" 1 0,2 v. vóór de na het vóór de legering 0,08 sporen 0,06 de to- voltooi- oxide- voltooi- op Al-tale ing van mate- ing van basis massa het af- riaal het af- van tappen tappen k-h k-h k-h ^ Q»25 *» * * »* »* 0,09 ,, 0,08 8 0,35 ,, ,, ,, ,, 0,09 ,, 0,07 4 0»5 »» ,, »* > > 0,10 ,, o, 07 50.6 ,, ,, ,, ,, o, 08 ,, o, 07 o 0,2 ,, ,, ,, ,, 0,08 ,, 0,08 70.6 ,, ,, ,, ,, o,09 ,, 0,08 8 0,35 na de ,, ,, ,, 0,10 ,, 0,08 voltooiing van het aftappen k-h 9 0,35 vóór de vóór het ,, ,, 0,09 ,, 0,08 voltooi- oxidema-ing van teriaal het aftappen k-h 10 0,35 ,, na het na de vol- ,, 0,10 ,, 0,08 oxide- tooiing van mate- het aftappen riaal k-h 11 0,35 ,, ,, vóór de vol- legering 0,09 ,, 0,06 tooiing van op basis het aftappen van k-h zeldzame aardmetalen 12 0,35 ,, ,, ,, legering 0,1 ,, 0,07 op basis van silicium 13 0,35 ,, ,, ,, legering 0,09 ,, 0,08 op basis van calcium 14 0,35 ,, ,, ,, legering 0,09 ,, 0,07 op basis van titaan 15 0,35 ,, ,, ,, koolstof 0,1 ,, 0,07 TABEL A (vervolg)

Nr. Chemische samenstelling van k-h Chemische samenstelling massa % van uiteindelijk staal, % S P Al Cr Ni Cu C Si Mn 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 0,018 0,013 sporen 0,10 0,71 0,55 0,08 1,07 0,72 2 0,017 0,012 ,, 0,10 0,70 0,53 0,09 1,05 0,72 3 0,017 0,013 ,, 0,13 0,68 0,55 0,09 1,02 0,73 4 0,019 0,013 ,, 0,10 0,69 0,53 0,10 1,08 0,72 5 0,018 0,011 ,, 0,09 0,7 0,52 0,08 1,09 0,70 6 0,019 0,012 ,, 0,08 0,67 0,57 0,08 1,07 0,74 7 0,020 0,011 ,, 0,10 0,72 0,51 0,09 1,06 0,72 8 0,020 0,013 ,, 0,08 0,7 0,55 0,10 1,05 0,69 9 0,021 0,010 ,, 0,12 0,73 0,52 0,09 1,03 0,70 10 0,020 0,011 ,, 0,10 0,07 0,55 0,10 1,02 0,71 11 0,019 0,013 ,, 0,11 0,67 0,54 0,09 1,03 0,72 12 0,018 0,012 ,, 0,09 0,72 0,51 0,10 1,10 0,74 13 0,017 0,012 ,, 0,08 0,70 0,50 0,09 1,09 0,68 14 0,019 0,012 ,, 0,09 0,73 0,56 0,09 1,03 0,69 15 0,017 0,010 ,, 0,10 0,72 0,48 0,50 1,05 0,7 TABEL A (vervolg)

Nr. Chemische samenstelling van het Mate van Waarde van het uiteindelijke staal, chroom- niet-metallieke massa % extrac- insluitsels ------------------------------------- tie, % -------------------- S P Al Cr Ni Cu oxi- sulfi- sili- den den eaten 1 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 1 0,019 0,013 0,025 0,6 0,71 0,55 62,5 3,3 4,3 2,3 2 0,018 0,012 0,027 0,87 0,70 0,53 96,2 1,5 1,8 1,9 3 0,018 0,013 0,023 0,9 0,68 0,55 96,2 1,6 1,7 2,0 4 0,019 0,013 0,026 0,87 0,69 0,53 96,2 1,7 1,8 1,8 5 0,018 0,011 0,025 0,49 0,70 0,52 50,0 3,5 4,0 2,6 6 0,020 0,012 0,024 0,45 0,67 0,57 46,2 3,5 4,1 2,5 7 0,021 0,011 0,021 0,56 0,72 0,51 57,5 3,6 3,9 2,7 8 0,020 0,013 0,021 0,48 0,70 0,55 50,0 3,7 3,7 2,3 9 0,021 0,010 0,023 0,48 0,73 0,52 45,0 3,6 3,9 2,6 10 0,021 0,011 0,021 0,68 0,70 0,55 72,5 3,4 3,8 2,6 11 0,019 0,013 0,026 0,9 0,67 0,54 98,7 3,0 4,1 2,7 12 0,019 0.012 0,029 0,84 0,72 0,51 93,7 3,2 4,1 2,6 13 0,017 0,012 0,027 0,87 0,70 0,50 98,7 3,6 3,9 2,4 14 0,02 0,012 0,020 0,85 0,73 0,56 95,0 3,6 4,4 2,4 15 0,023 0,010 0,023 0,16 0,72 0,48 7,5 3,4 4,7 2,6

Ijzer is de balans in de chemische samenstelling van koolstof bevattend halfprodukt en uiteindelijk staal in alle proeven.

Als een chroom bevattend oxidemateriaal werd gebruik gemaakt van convertorslak met de volgende chemische samenstelling in massa %: 70,84 Cr203; 12,13 FeO; 9,35 A1203; 5,94 Si02; 1,74 MgO.

Als slakvormend materiaal werd gebruik gemaakt van kalk bevattend (massa %) CaO (92) en MgO (6,5) en fluoriet.

Als een metalliek reduceermiddel werd gebruik gemaakt van legeringen, gebaseerd op aluminium, zeldzame aardmetalen, silicium, calcium of titaan. Koolstof werd ook gebruikt als een niet-metalliek reduceermiddel.

Het chroom bevattende materiaal werd thermisch voorbehandeld op een temperatuur van 1600°C.

Na de bereiding in de convertor van een koolstof-halfprodukt en het bereiken van de temperatuur van het metaal van 1640°C werd het koolstof-halfprodukt afgetapt gedurende 6 min in een staal gietende gietpan, bekleed met vuurvaste klei.

Tijdens het aftappen van het koolstof-halfprodukt als de gietpan gevuld werd met het produkt in een hoeveelheid van 0,2 tot 0,6 van de totale massa ervan, werden chroom bevattend oxidemateriaal (13,5 t), kalk (1,5 t) en fluoriet (0,02 t) in de gietpan gebracht. Vervolgens werd het reduceermiddel toegevoegd in een hoeveelheid vereist voor de reductie van chroom.

De legeringswerkwijze werd beëindigd met de voltooiing van het aftappen van het metaal in de gietpan.

Het verkregen metaal werd vervolgens gegoten op een machine voor continu gieten (MCC) tot platen met een doorsnede van 250 x 1550 mm en gewalst tot platen met een dikte van 10-30 mm.

Technische parameters van de methode zijn weergegeven in Tabel A.

Het verkregen metaal werd gekenmerkt door een lager gehalte niet-metallieke insluitsels en derhalve betere kwaliteit in vergelijking met bekende methoden.

De proeven weergegeven in Tabel A verschillen door de toegepaste reduceermiddelen, namelijk legeringen, gebaseerd op zeldzame aardmetalen, silicium, calcium of titaan; ook werd gebruik gemaakt van een niet-metalliek reduceermiddel - koolstof.

Bovendien worden de proeven gekenmerkt door verschillende momenten van toevoeging van oxidematerialen en reductiemiddel, afhankelijk van de in de gietpan afgetapte hoeveelheid koolstof-halfprodukt.

Technische parameters van de proeven zijn gegeven in Tabel A.

Afwijkingen van de kenmerken van de uitvoering met betrekking tot tijd van toevoeging van een oxidemateriaal en reductiemiddel resulteert in storing van de vooraf ingestelde chemische samenstelling, derhalve in een verslechtering van de kwaliteit van het staal. De toepassing van een niet-metalliek reductiemiddel (koolstof) is verantwoordelijk voor een lagere mate van chroomextractie uit het oxidemateriaal en resulteert in cementering van metaal boven de vereiste waarde en derhalve in verslechtering van de kwaliteit van het uiteindelijke staal.

Uit Tabel A blijkt, dat de meest optimale resultaten (zoals de minste verontreiniging van staal met niet-metallieke insluitsels en een hoge mate van extractie van het legerende element) verkregen werden in de proeven, uitgevoerd door de voorgestelde methode voor de bereiding van staal voor algemene doeleinden (proeven 2, 3 en k).

Voorbeeld II

Bereiding van gekalmeerd staal

Gekalmeerd staal werd bereid in een zuurstofconvertor van 350 t en het metaal werd ingesteld op een vooraf bepaalde chemische samenstelling in een gietpan voor het gieten van staal.

Tabel B illustreert 13 voorbeelden van de produktie van gekalmeerd staal; werkwijzeparameters overeenkomstig de werkwijze van de uitvinding en die, welke buiten de omvang daarvan liggen, worden weergegeven.

TABEL B

Nr. Tijd van toevoe- Tijd van toevoe- Tempera- Chemische samenging van oxide- ging van redu- tuur van stelling van materiaal, de ceermiddel thermi- koolstofhalf- fractie koolstof- sche be- produkt halfprodukt (k-h) handeling massa %

die wordt af getapt °C

begin eind begin eind C Mn 123 4 5 6 78 1 0,2 v. vóór de na het vóór de 800 0,06 0,06 de to- voltooi- oxide- voltooi- tale ing van mate- ing van massa het af- riaal het af- van tappen tappen k-h k-h k-h 2 0,25 ,, ,, ,, 900 0,05 0,05 3 0,35 ,, ,, ,, 1100 0,05 0,05 4 0,5 ,, ,, ,, 1250 0,06 0,05 5 0,6 ,, ,, ,, 1350 0,06 0,06 6 0,2 ,, ,, ,, 1100 0,06 0,06 7 0,6 ,, ,, ,, 1100 0,07 0,06 8 0,35 na de ,, ,, 1100 0,07 0,06 voltooiing van het aftappen k-h 9 0,35 vóór de ,, ,, 1100 0,06 0,05 voltooiing van het aftappen k-h 10 0,35 ,, vóór ,, 1100 0,07 0,05 het oxi-demate-raal 11 0,35 ·> na het na de vol- 1100 0,05 0,05 het oxi- tooiing van demate- het aftappen riaal k-h 12 0,35 ,, ,, vóór de vol- 800 0,05 0,05 tooiing van het aftappen k-h 13 0,35 ,, ,, ,, 1350 0,06 0,06 TABEL B (vervolg)

Nr. Chemische samenstelling van Chemische samenstelling van het koolstof-halfprodukt, massa % uiteindelijke staal, massa %

Si S P Al C Mn Si S P Al 1 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 sporen 0,202 0,01 sporen 0,18 0,33 0,20 0,021 0,011 0,032 2 ,, 0,021 0,010 ,, 0,17 0,57 0,21 0,0220,0100,030 3 ,, 0,019 0,009 ,, 0,18 0,56 0,21 0,0190,0100,031 4 ,, 0,020 0,010 ,, 0,18 0,57 0,20 0,0200,0100,030 5 ,, 0,019 0,011 ,, 0,19 0,39 0,19 0,0200,0110,031 6 ,, 0,020 0,011 ,, 0,17 0,38 0,19 0,0200,0110,032 7 ,, 0,020 0,010 ,, 0,18 0,39 0,20 0,0200,0100,030 8 ,, 0,021 0,010 ,, 0,17 0,42 0,21 0,0210,0100,028 9 ,, 0,020 0,011 ,, 0,16 0,56 0,19 0,0210,0120,031 10 ,, 0,021 0,011 ,, 0,17 0,32 0,19 0,0220,0110,022 11 ,, 0,019 0,010 ,, 0,17 0,36 0,21 0,0200,0110,028 12 ,, 0,019 0,009 ,, 0,16 0,40 0,20 0,0190,0100,023 13 ,, 0,020 0,011 ,, 0,19 0,45 0,21 0,021 0,011 0,032 TABEL B (vervolg)

Nr. Mate van mangaanextractie Waarde van niet-metallieke insluitels % -------------------------------------- oxiden sulfiden silicaten 1 19 20 21 22 1 49,1 3 ,4 4,4 2,8 2 9^,5 1.4 1,8 1,9 3 92,7 1,3 1,9 1.8 4 94,5 1,4 1,9 1,9 5 60,0 3,3 4,5 2,6 6 58,2 3,0 4,2 3,0 7 60,0 3,6 4,0 2,7 8 65,4 3,5 4,0 2,6 9 92,7 3,7 3,9 2,9 10 49,1 3,0 4,1 2,4 11 56,4 3,4 4,0 2,8 12 63,6 3,3 4,0 2,9 13 70,9 3,2 3,9 2,7

Ijzer is de balans in de chemische samenstelling van koolstofhou-dend halfprodukt en uiteindelijk staal voor alle proeven.

Als een oxidemateriaal dat het legerende element (mangaan) bevat, werd gebruik gemaakt van een mangaan bevattend oxidemateriaal met de volgende chemische samenstelling in %:

MnO 5M; Si02 18,0; Fe203 2,3; A1203 3,0; CaO 5,0; MgO 2,1; C 2,2; P 0,15; S 0,015; verliezen bij verbranding 12,435·

Een voorafgaande thermische behandeling van het oxidemateriaal werd uitgevoerd bij een temperatuur van 800-1350eC. Na het bereiden van een koolstof-halfprodukt en het herijken van een temperatuur gelijk aan 1645“C werd het koolstof-halfprodukt afgetapt in een staal gietende gietpan, bekleed met vuurvaste klei.

Naarmate de gietpan werd gevuld met koolstof-halfprodukt in een hoeveelheid van 0,2 tot 0,6 van de totale massa ervan, werd mangaan bevattend oxidemateriaal (4,0 t), kalk (1,1 t), fluoriet (0,15 t), alu-miniumlegering (0,82 t) en ferrosilicium met 65% Si (1,0 t) in de gietpan gebracht.

De werkwijze van het legeren van staal met mangaan werd beëindigd na voltooiing van het aftappen van koolstof-halfprodukt in de gietpan en voortgezet gedurende niet meer dan 4 min.

Het uiteindelijke staal werd op een machine voor continu gieten (MCC) gegoten tot platen en gewalst tot platen met een dikte van 20 mm.

De extractie van mangaan uit het oxidemateriaal tot het uiteindelijke staal bedroeg 94,5#·

Verontreiniging van het uiteindelijke metaal met niet-metallieke insluitsels werd bepaald door een gemiddelde waarde voor 6 monsters van elk type insluitsels.

Gevonden werd dat de gemiddelde waarde voor oxiden 1,4, voor sulfiden 1,8 en voor silicaten 1,9 bedroeg tegen 3,4 respectievelijk 4,4 en 2,8 voor staal, gelegeerd met mangaan-ferrolegeringen.

Zoals blijkt uit tabel B verzekert derhalve de toepassing van de voorgestelde methode de produktie van staal met een hoge kwaliteit. De kosten van het staal werden verlaagd vanwege een efficiënt gebruik van mangaan in de samenstelling van het oxidemateriaal en het reduceermid-del, waarvan de verliezen als gevolg van interactie met zuurstof uit de atmosfeer nagenoeg volledig werden vermeden.

Bovendien kan uit tabel B eveneens worden gezien, dat het buiten de technologie volgens de uitvinding omgaan resulteert in verslechtering van de werkwijze-eigenschappen van het uiteindelijke staal.

Proeven Nrs. 2, 3, 4, 12 en 13 komen overeen met de werkwijzepara- meters volgens de uitvinding. In deze proeven werden de meest optimale eigenschappen van het gerede staal verkregen, namelijk de kleinste verontreiniging van het gerede staal met niet-metallieke insluitsels en een hoge mate van mangaanextractie uit het oxidemateriaal.

Voorbeeld III

Bereiding van gekalmeerd titaan bevattend staal.

Titaan bevattend gekalmeerd staal werd bereid in een zuurstofcon-vertor van 350 t. Het metaal werd ingesteld op een tevoren bepaalde chemische samenstelling in de gietpan.

Tabel C geeft 12 proeven van de produktie van titaan bevattend gekalmeerd staal en werkwijzeparameters volgens de werkwijze van de uitvinding en volgens die, welke buiten de omvang van de werkwijze volgens de uitvinding vallen.

TABEL C

Nr. Tijd van toevoe- Tijd van toevoe- Temperatuur Chemische samenging van oxide- ging van redu- van thermi- stelling van materiaal, de ceermiddel sche behan- koolstofhalf- fractie koolstof- deling °C produkt, massa % halfprodukt (k-h) die wordt afgetapt begin eind begin eind C Si 123 4 5 6 78 1 0,2 v. vóór de na het vóór de 800 0,07 sporen de to- voltooi- oxide- voltooi- tale ing van mate- ing van massa het af- riaal het af- van tappen tappen k-h k-h k-h 2 0,25 ,, ,, ,, 900 0,08 3 0,35 ,, ,, ,, 1100 0,07 4 0,5 ,, ,, ,, 1250 0,06 5 0,6 - ,, 1350 0,06 6 0,2 ,, „ ,, 1100 0,08 1 0,6 ,, ,, ,, 1100 0,08 8 0,35 na de ,, ,, 1100 0,07 voltooiing van het aftappen k-h 9 0,35 vóór de vóór het ,, 1100 0,06 ,, voltooi- oxidema-ing van teriaal het aftappen k-h 10 0,35 ,, na het na de vol- 1100 0,06 ,, oxide- tooiing van materi- het aftappen aal k-h 11 0,35 ,, ,, vóór de vol- 800 0,07 ,, tooiing van het aftappen k-h 12 0,35 ,, ,, ,, 1350 0,07 TABEL C (vervolg)

Nr. Chemische samenstelling van het Chemische samenstelling van het koolstof-halfprodukt, massa % uiteindelijke staal, massa %

Mn S P Al Ti C Si Mn S

19 10 11 12 13 l4 15 16 17 1 0,06 0,021 0,015 sporen sporen 0,07 0,21 0,88 0,021 2 0,06 0,021 0,016 ,, ,, 0,08 0,22 1,43 0,021 3 0,07 0,0220,014 ,, ,, 0,07 0,20 1,44 0,022 4 0,06 0,0200,014 ,, ,, 0,06 0,21 1,42 0,020 5 0,06 0,021 0,015 ,, ,, 0,06 0,20 0,90 0,021 6 0,07 0,019 0,013 ,, ,, 0,08 0,20 0,87 0,020 7 0,07 0,019 0,013 ,, ,, 0,08 0,21 0,90 0,019 8 0,07 0,0220,014 ,, ,, 0,07 0,22 1,09 0,022 9 0,06 0,023 0,015 ,, ,, 0,06 0,22 0,48 0,023 10 0,06 0,021 0,013 ,, ,, 0,06 0,21 0,68 0,021 11 0,07 0,021 0,013 ,, ,, 0,07 0,20 0,75 0,021 12 0,06 0,0220,012 ,, ,, 0,07 0,19 1,15 0,022 TABEL C (vervolg)

Nr. Chemische samen- Mate van Mate van Waarde van niet-metallieke stelling van mangaan- titaan- insluitsels uiteindelijk extractie extractie staal, massa % % % P Al Ti oxiden sulfiden silicaten 1 18 19 20 21 22 23 24 25 1 0,015 0,031 0,048 58,6 53,3 3,2 4,3 2,7 2 0,016 0,033 0,084 97,8 93,3 1,3 1,8 1,7 3 0,014 0,034 0,085 97,8 94,4 1,4 1,9 1,9 4 0,014 0,033 0,085 97,1 94,4 1,3 2,0 1,8 5 0,015 0,03 0,047 60 52,2 3,1 4,0 2,3 6 0,013 0,028 0,045 58,1 50,0 2,8 4,1 2,6 7 0,013 0,03 0,050 59,3 55,5 3,3 4,4 2,8 8 0,014 0,031 0,062 72,9 68,9 3,5 4,3 2,7 9 0,015 0,030 0,022 30,0 24,4 3,0 4,3 2,8 10 0,013 0,030 0,036 44,3 40,0 2,9 4,2 2,8 11 0,014 0,028 0,03 48,6 33,3 3,0 4,1 2,7 12 0,013 0,029 0,06 77,9 66,7 2,7 4,4 2,6

Ijzer* is de balans in de chemische samenstelling van koolstof houdend halfprodukt en uiteindelijk staal voor alle proeven.

Legering met mangaan en titaan werd gelijktijdig uitgevoerd. Als legerende materialen werd gebruik gemaakt van de volgende oxidemateria-len: 1. thermisch voorbehandeld mangaan bevattend oxidemateriaal identiek als beschreven in voorbeeld II; 2. titaanoxidemateriaal met de volgende chemische samenstelling (massa %): Ti02 48,55; Si02 0,6; MnO 2,65; FeO 20,0; Fe203 28,2. Het oxidemateriaal werd thermisch voorbehandeld bij een temperatuur van 800°C.

De slak vormende materialen en metalliek reduceermiddel waren dezelfde als in de bovenstaande voorbeelden toegepast.

Na bereiding in de convertor van het koolstof-halfprodukt werd dit afgetapt in de gietpan met een bekleding van vuurvaste klei.

Na het aftappen van het koolstof-halfprodukt in een hoeveelheid van 0,2 tot 0,6 van de totale massa ervan werden de oxidematerialen toegevoegd: mangaanoxidemateriaal in een hoeveelheid van 12 t, titaan bevattend oxidemateriaal 1,15 t, kalk 1,5 t, fluoriet 0,2 t en reduceermiddel 3,5 t.

Het geproduceerde staal werd op een MCC gegoten en gewalst tot een plaat met een dikte van 10 mm.

De proeven van de platen hebben aangetoond, dat wanneer men buiten de technologie volgens de uitvinding en de parameters volgens de uitvinding van de methode tot resultaat verkrijgt, dat verontreiniging van het uiteindelijke staal met niet-metallieke insluitsels bijna twee maal toeneemt en dicht komt bij staal dat gelegeerd is met ferrolegeringen. Een verlaagd gehalte van de niet-metallieke fase bepaalt een hoge kwaliteit van het geproduceerde metaal. Een hoge mate van extractie van legerende elementen bepaalt een lagere kostprijs van het uiteindelijke staal.

Uit tabel C blijkt dat in de proeven 2, 3, 4, 11 en 12 de meest optimale eigenschappen van het eindmetaal worden bereikt, namelijk de kleinste verontreiniging van het staal met niet-metallieke insluitsels en een hoge mate van extractie van mangaan en titaan uit de oxidematerialen. Deze proeven komen overeen met de werkwijze volgens de uitvinding. Voorbeeld IV

Produktie van gekalmeerd staal

Gekalmeerd staal werd bereid in een zuurstofconvertor van 150 t en ingesteld op een tevoren bepaalde chemische samenstelling in de gietpan. Er werd gebruik gemaakt van een mangaan bevattend materiaal dat overeen- komt met dat beschreven in voorbeeld II.

Tabel D toont 18 proeven van de produktie van gekalmeerd staal en werkwijzeparameters volgens de werkwijze van de uitvinding en die, welke buiten de omvang van de werkwijze volgens de uitvinding vallen.

TABEL D

Nr. Tijd van toevoe- Tijd van toevoe- Temperatuur Hoeveelheid ging van oxide- ging van redu- van thermi- toegevoegd materiaal, de ceermiddel sche behan- mangaan fractie koolstof- deling van kg/t halfprodukt (k-h) oxidemate-

die wordt afgetapt raai, °C

begin eind begin eind 12 3 4 5 6 7 1 0,2 v. vóór de na het vóór de 800 2,0 de to- voltooi- oxide- voltooi- tale ing van mate- ing van massa het af- riaal het af- van tappen tappen k-h k-h k-h 2 0,25 ,, ,, ,, 900 2,3 3 0,35 ,, ,, ,, 1100 3,1 4 0,5 ,, ,, ,, 1250 3,9 5 0,6 ,, ,, ,, 1350 4,3 6 0,2 ,, ,, ,, ïioo 3,1 7 0,6 ,, ,, ,, 1100 3,1 8 0,35 na de ,, ,, 1100 3,1 voltooiing van het aftappen k-h 9 0,35 vóór de vóór het ,, 1100 3,1 voltooi- oxidema-ing van teriaal het aftappen k-h 10 0,35 ,, na na 1100 3,1 oxide- aftappen mate- k-h riaal 11 0,35 ,, ,, vóór de vol- 800 3,1 tooiing van het aftappen k-h 12 0,35 ,, ,, ,, 1350 3,1 13 0,35 ,, ,, ,, 1100 2,0 14 0,35 ,, ,, ,, 1100 4,3 15 0,35 ,, ,, ,, 1100 3,1 16 0,35 ,, ,, ,, 1100 3,1 17 0,35 ,, ,, ,, 1100 3,1 18 0,35 ,, ,, ,, 1100 3,1 TABEL D (vervolg)

Nr. Al/Μη Chemische samenstelling van koolstof-halfprodukt, massa % verhouding ------------------------------------------------------- C Si Mn S P Al 18 9 10 11 12 13 14 1 0,25:0,9 0,05 sporen 0,05 0,018 0,013 sporen 2 0,3 :0,95 0,05 ,, 0,05 0,016 0,014· 3 0,31:1,0 0,06 ,, 0,06 0,017 0,013 4 0,32:1,05 0,05 ,, 0,05 0,017 0,014 5 0,35:1,1 0,06 ,, 0,06 0,016 0,014 6 0,31:1,0 0,06 ,, 0,05 0,018 0,012 7 0,31:1,0 0,05 ,, 0,05 0,016 0,012 8 0,31:1,0 0,05 ,, 0,06 0,015 0,012 9 0,31:1,0 0,06 ,, 0,06 0,017 0,014 10 0,31:1,0 0,06 ,, 0,06 0,017 0,013 11 0,31:1,0 0,06 ,, 0,06 0,018 0,013 12 0,31:1,0 0,05 ,, 0,05 0,016 0,012 13 0,31:1,0 0,05 ,, 0,05 0,018 0,014 14 0,31:1,0 0,05 ,, 0,06 0,019 0,015 15 0,25:1,0 0,06 ,, 0,06 0,019 0,015 16 0,35:1,0 0,06 ,, 0,05 0,018 0,0l4 17 0,31:0,9 0,05 ,, 0,05 0,016 0,012 18 0,31:1,1 0,06 ,, 0,06 0,016 0,015 TABEL D (vervolg)

Nr. Chemische samenstelling van uiteindelijk Mate van extractie staal, massa % van mangaan, % C Si Mn S P Al 1 15 16 17 18 19 20 21 1 0,05 sporen 0,17 0,018 0,013 sporen 60,0 2 0,05 ,, 0,24 0,016 0,014 ,, 82,6 3 0,06 ,, 0,32 0,017 0,013 ,, 83,6 4 0,05 ,, 0,37 0,017 0,014 ,, 82,1 5 0,06 ,, 0,3 0,016 0,014 ,, 35,8 6 0,06 ,, 0,2 0,018 0,012 ,, 48,4 7 0,05 ,, 0,22 0,016 0,012 ,, 54,8 8 0,05 ,, 0,21 0,015 0,012 ,, 48,4 9 0,06 ,, 0,16 0,017 o,oi4 ,, 32,2 10 0,06 ,, 0,18 0,017 0,013 ,, 41,9 11 0,06 ,, 0,21 0,018 0,013 ,, 48,4 12 0,05 ,, 0,25 0,016 0,012 ,, 64,5 13 0,05 ,, 0,19 0,018 0,014 ,, 70,0 14 0,05 ,, 0,36 0,019 0,015 ,, 69,8 15 0,06 ,, 0,22 0,019 0,015 ,, 51,6 16 0,06 ,, 0,29 0,018 0,014 ,, 77,4 17 0,05 ,, 0,29 0,016 0,012 ,, 77,4 18 0,06 ,, 0,23 0,016 0,015 ,, 54,8 IJzer is de balans in de chemische samenstelling van koolstof bevattend halfprodukt en uiteindelijk staal in alle proeven.

Voorafgaande aan de toevoeging in de gietpan werd het mangaan bevattende oxidemateriaal thermisch voorbehandeld bij een temperatuur van 800 tot 1350°C.

Na de bereiding van het koolstof-halfprodukt in de convertor en het bereiken van 1600°C werd het koolstof-halfprodukt gedurende 6 min afgetapt in een staal gietende gietpan die bekleed was met vuurvaste klei.

Bij het begin van de aftapwerkwijze, wanneer de gietpan gevuld was met koolstof-halfprodukt in een hoeveelheid van 0,2 tot 0,6 van de totale massa ervan, werd het mangaan bevattende materiaal in een hoeveelheid van 0,71 tot 1,52 t toegevoegd, hetgeen een toevoeging van mangaan van 2,0 tot 4,3 kg/t metaal, kalk (0,5 t), fluoriet (0,025 t) verzekerde, en een aluminiumlegering in een hoeveelheid, vereist voor het behouden van de Al/Mn-verhouding in een de grenzen van tabel D werd in de gietpan toegevoegd.

Na het beëindigen van het aftappen in de gietpan werd het metaal bereid met een chemische samenstelling die in tabel D is weergegeven.

Uit tabel D blijkt dat de toepassing van de voorgestelde methode binnen de omvang van de parameters en werkwijze volgens de uitvinding de bereiding van staal met een hogere kwaliteit verschaft.

De mate van extractie van mangaan uit het mangaan bevattende oxidemateriaal in het uiteindelijke staal was ongeveer 80J£. Geen mangaan-ferrolegeringen werden toegepast.

Het elimineren van de toepassing van mangaan-ferrolegeringen in de produktie van gekalmeerd staal verlaagde de mangaanverliezen met 12-15/(, met inbegrip van de verliezen die optreden bij de produktie van ferrole-geringen en in het verloop van het legeren van staal in de gietpan met ferrolegeringen.

Het bereide staal werd gegoten tot gietelingen van 16,7 t.

De waardering van oppervlak en mechanische eigenschappen van het gewalste uitgangsmateriaal (een plaat met een dikte van 2 mm) heeft aangetoond, dat de hoeveelheid defecten in de gewalste produkten werd verlaagd met 21%.

Uit tabel D blijkt, dat in de proeven 2, 3. 4, 11-18 de werkwijze-parameters overeenkomen met de werkwijze volgens de uitvinding. In deze voorbeelden was de mate van mangaanextractie het hoogste.

Voorbeeld V

Produktie van vanadium bevattend gekalmeerd staal

Vanadium bevattend gekalmeerd staal werd bereid in een zuurstof-convertor van 250 t en ingesteld op een tevoren bepaalde chemische samenstelling in een staal gietende gietpan.

Tabel E toont 18 proeven voor de produktie van vanadium bevattend gekalmeerd staal en werkwijzeparameters volgens de werkwijze van de uitvinding en die, welke buiten de omvang van de werkwijze volgens de uitvinding vallen.

TABEL E

Nr. Tijd van toevoe- Tijd van toevoe- Tempera- Hoeveel- Al/Mn ging van oxide- ging van redu- tuur v. heid toe- ver- materiaal, de ceermiddel thermi- gevoegd houding fractie koolstof- sche be- mangaan halfprodukt (k-h) handeling kg/t die wordt afgetapt v. oxide- ----------------------------------- materiaal

begin eind begin eind °C

123 4 5 6 7 8 1 0,2 v. vóór de na het vóór de 800 2,0 0,25:0,9 de to- voltooi- oxide- voltooi- tale ing van mate- ing van massa het af- riaal het af- van tappen tappen k-h k-h k-h 2 0,25 ,, ,, ,, 900 2,3 0,3 :0,95 3 0,35 ,, ,, ,, 1100 3,1 0,31:1,0 4 0,5 ,, ,, ,, 1250 3,9 0,32:1,05 5 0,6 ,, ,, ,, 1350 4,3 0,35:1,1 6 0,2 ,, ,, ,, 1100 3,1 0,31:1,0 7 0,6 ,, ,, ,, 1100 3,1 0,31:1,0 8 0,35 na de ,, ,, 1100 3,1 0,31:1,0 voltooiing van het aftappen k-h 9 0,35 vóór de vóór het ,, 1100 3,1 0,31:1,0 voltooi- oxidema-ing van teriaal het aftappen k-h 10 0,35 ,, na toe- na 1100 3,1 0,31:1,0 voer oxide- aftappen mate- k-h riaal 11 0,35 ,, ,, vóór de vol- 800 3,1 0,31:1,0 tooiing van het aftappen k-h 12 0,35 ,, ,, ,, 1350 3,1 0,31:1,0 13 0,35 ,, ,, ,, 1100 2,0 0,31:1,0 14 0,35 ,, ,, ,, 1100 4,3 0,31:1,0 15 0,35 ,, ,, ,, 1100 3,1 0,25:1,0 16 0,35 ,, ,, ,, 1100 3,1 0,35:1,0 17 0,35 ,, ,, ,, 1100 3,1 0,31:0,9 18 0,35 ,, ,, ,, 1100 3,1 0,31:1,1 TABEL E (vervolg)

Nr. Chemische samenstelling van het Chemische samenstelling van koolstof-halfprodukt, massa % uiteindelijk staal, massa % C Si Mn S P Al V C Si 19 10 11 12 13 14 15 16 17 1 0,06 sporen 0,06 0,017 0,015 sporen sporen 0,06 sporen 2 0,05 ,, 0,06 0,0180,013 ,, ,, 0,05 3 0,06 ,, 0,07 0,0170,014 ,, ,, 0,06 4 0,06 ,, 0,05 0,0170,013 ,, ,, 0,06 5 0,05 ,, 0,05 0,0160,012 ,, ,, 0,05 6 0,05 ,, 0,05 0,0180,015 ,, ,, 0,05 7 0,06 ,, 0,05 0,0180,014 ,, ,, 0,06 8 0,05 ,, 0,07 0,0170,013 ,, ,, 0,05 9 0,06 ,, 0,07 0,016 0,012 ,, ,, 0,06 10 0,06 ,, 0,05 0,017 0,014 ,, ,, 0,06 11 0,05 ,, 0,05 0,0180,013 ,, ,, 0,05 12 0,05 ,, 0,06 0,0170,015 ,, ,, 0,05 13 0,06 ,, 0,07 0,0180,015 ,, ,, 0,06 14 0,06 ,, 0,06 0,0160,012 ,, ,, 0,06 15 0,06 ,, 0,06 0,017 0,012 ,, ,, 0,06 16 0,05 ,, 0,05 0,0190,013 ,, ,, 0,05 17 0,06 ,, 0,05 0,0190,012 ,, ,, 0,06 18 0,06 ,, 0,06 0,0180,014 ,, ,, 0,05 TABEL E (vervolg)

Nr. Chemische samenstelling van het Mate van ex- Mate van exuiteindelijke staal, massa % tractie van tractie van ---------------------------------- mangaan, % vanadium, %

Mn S P Al V

1 18 19 20 21 22 23 24 1 0,18 0,017 0,015 sporen 0,007 60,0 43,7 2 0,24 0,018 0,013 ,, o,oi4 78,3 87,5 3 0,32 0,017 0,014 ,, 0,015 80,6 93,7 4 0,35 0,017 0,013 ,, 0,014 76,9 87,5 5 0,32 0,017 0,012 ,, 0,066 62,8 37,5 6 0,16 0,018 0,015 ,, 0,005 55,0 31,3 7 0,28 0,019 0,014 ,, 0,005 53,5 37,5 8 0,22 0,018 0,013 ,, 0,004 48,4 25,0 9 0,27 0,016 0,013 ,, 0,003 64,5 18,7 10 0,20 0,017 0,014 ,, 0,003 48,4 18,7 11 0,24 0,018 0,013 ,, 0,004 61,3 25,0 12 0,24 0,018 0,015 ,, 0,006 58,1 37,5 13 0,22 0,019 0,015 ,, 0,013 48,4 81,3 14 0,23 0,016 0,012 ,, 0,014 54,8 87,5 15 0,19 0,017 0,012 ,, 0,013 41,9 81,3 16 0,17 0,019 0,013 ,, 0,012 38,7 75,0 17 0,13 0,019 0,012 ,, 0,013 25,8 81,3 18 0,13 0,018 0,014 ,, 0,014 22,6 87,5

Legering met mangaan en vanadium werd bereikt door de reductie ervan van de oxidematerialen.

Voor dit doel werd gebruik gemaakt van thermisch voorbehandelde (800-110eC) mangaan en vanadium bevattende oxidematerialen die in massa % bevatten: V205 85,23; Si02 2,5; Fe203 7,0; A1203 0,4; CaO 2,1; MgO 0,6; Ti02 1,8; P 0,07; S 0,3. Het oxidemateriaal werd behandeld bij een temperatuur van l600°C.

Als de slak vormende materialen en als een reduceermiddel werd gebruik gemaakt van de materialen die identiek zijn aan die, welke in voorbeeld II zijn beschreven.

Na bereiding van het koolstof-halfprodukt in de convertor en het bereiken van een temperatuur van 1635°C werd het produkt afgetapt in de gietpan met een basisbekleding.

Na aftappen van het koolstof-halfprodukt in een hoeveelheid van 0,2 tot 0,6 van de totale massa ervan werden vanadium bevattend oxidemateriaal (1,0 t), mangaan bevattend oxidemateriaal (1,2 tot 2,5 t, hetgeen de toevoeging van mangaan van 2,0 tot 4,3 kg/t koolstof-halfprodukt verzekerde), kalk (0,8 t), fluoriet (0,06 t) en aluminiumlegering in hoeveelheden, overeenkomend met de Al/Mn-verhoudingen die in tabel E zijn weergegeven, in de gietpan gebracht.

Na de beëindiging van het aftappen werd het staal in de gietpan bereid, waarvan de chemische samenstelling in tabel E is weergegeven.

De mate van extractie van vanadium bedroeg &9% en die van mangaan 90,6%. Geen mangaan- en vanadiumferrolegeringen werden gebruikt in de produktie van het staal.

Het uiteindelijke staal werd in vormen van 8,17 t gegoten, die tot staven werden gewalst. De bepaling van de oppervlaktekwaliteit heeft aangetoond, dat de hoeveelheid defecten tot 29% was verlaagd.

Een hoge mate van extractie van legerende elementen uit het oxidemateriaal maakt het mogelijk de kosten van het uiteindelijke staal te verlagen. Proeven 2, 3, 4, 11-18 komen overeen met de werkwijzeparame-ters van de onderhavige uitvinding.

In deze proeven heeft het uiteindelijke metaal de meest optimale eigenschappen, namelijk de hoogste mate van extractie van mangaan en vanadium uit de oxidematerialen.

Voorbeeld VI

Produktie van met aluminium gelegeerd staal.

Met aluminium gelegeerd staal werd bereid in een zuurstofconvertor van 350 t en ingesteld op een tevoren bepaalde chemische samenstelling in de staal gietende gietpan.

Tabel F toont 14 proeven voor de produktie van met aluminium gelegeerd staal en werkwijzeparameters overeenkomstig de uitvinding en die, welke buiten de omvang van de werkwijze volgens de uitvinding vallen.

TABEL F

Nr. Tijd van toevoe- Tijd van toevoe- Temperatuur Hoeveelheid ging van oxide- ging van redu- van thermi- toegevoegd materiaal, de ceermiddel sche behan- mangaan na fractie koolstof- deling van aftappen van halfprodukt (k-h) mangaan be- k-h die wordt afgetapt vattend oxide-

----------------------------------- materiaal, °C

begin eind begin eind 12 3 4 5 6 7 1 0,2 v. vóór de na het vóór de 800 0,4 de to- voltooi- oxide- voltooi- tale ing van mate- ing van massa het af- riaal het af- van tappen tappen k-h k-h k-h 2 0,25 ,, ,, ,, 900 0,45 3 0,35 ,, ,, ,, 1100 0,65 4 0,5 ,, ,, ,, 1250 0,85 5 0,6 ,, ,, ,, 1350 0,90 6 0,2 ,, ,, ,, 1100 0,65 7 0,6 ,, ,, ,, 1100 0,65 8 0,35 na de ,, ,, 1100 0,65 voltooiing van het aftappen k-h 9 0,35 vóór de vóór het ,, 1100 0,65 voltooi- oxidema-ing van teriaal het aftappen k-h 10 0,35 ,, na na 1100 0,65 oxide- aftappen mate- k-h riaal 11 0,35 11 ,, vóór de vol- 800 0,65 tooiing van het aftappen k-h 12 0,35 I, ,, ,, 1350 0,65 13 0,35 I, I, I, 1100 0,4 14 0,35 I, ,, I, 1100 0,9 TABEL F (vervolg)

Nr. Chemische samenstelling van het Chemische samenstelling van koolstof-halfprodukt, massa % uiteindelijk staal, massa % C Si Mn S P Al C Si Mn 18 9 10 11 12 13 14 15 16 1 0,06 sporen 0,07 0,018 0,01 sporen 0,06 sporen 0,29 2 0,07 ,, 0,07 0,018 0,011 ,, 0,07 ,, 0,36 3 0,06 ,, 0,06 0,019 0,011 ,, 0,06 ,, 0,35 4 0,06 ,, 0,06 0,0190,012 ,, 0,06 ,, 0,35 5 0,07 ,, 0,07 0,0180,012 ,, 0,07 ,, 0,28 6 0,07 ,, 0,05 0,0170,010 ,, 0,07 ,, 0,25 7 0,06 ,, 0,05 0,017 0,010 ,, 0,06 ,, 0,26 8 0,07 ,, 0,07 0,019 0,011 ,, 0,07 ,, 0,26 9 0,06 ,, 0,07 0,017 0,012 ,, 0,06 ,, 0,17 10 0,06 ,, 0,08 0,019 0,011 ,, 0,06 ,, 0,23 11 0,07 ,, 0,06 0,017 0,010 ,, 0,07 ,, 0,23 12 0,07 ,, 0,07 0,0160,010 ,, 0,07 ,, 0,29 13 0,07 ,, 0,07 0,0180,011 ,, 0,07 ,, 0,36 14 0,06 ,, 0,05 0,0180,011 ,, 0,06 ,, 0,34 TABEL F (vervolg)

Nr. Chemische samenstelling Mechanische eigen- Mate van extractie van het uiteindelijke schappen, kg/mmz van mangaan, % staal, massa % S P Al 02 1 17 18 19 20 21 22 1 0,018 0,010 0,038 17 31 73,3 2 0,018 0,011 0,043 21 33 96,7 3 0,019 0,011 0,063 20 32 96,7 4 0,019 0,012 0,082 20 32 96,6 5 0,018 0,012 0,086 18 32 70,0 6 0,017 0,010 0,063 17 33 66,7 7 0,017 0,010 0,062 17 32 70,0 8 0,019 0,011 0,064 18 33 63,3 9 0,017 0,012 0,062 16 30 33,3 10 0,019 0,011 0,061 17 32 50,0 11 0,017 0,010 0,061 18 33 56,7 12 0,016 0,010 0,062 19 34 73,3 13 0,018 0,011 0,037 19 34 96,7 14 0,018 0,011 0,087 17 34 69,6 IJzer is de balans in de samenstelling van koolstof bevattend half-produkt en uiteindelijk staal in alle proeven.

Materialen, identiek aan die welke zijn beschreven in voorbeeld IV, werden toegepast.

Mangaan bevattend oxidemateriaal werd thermisch behandeld bij een temperatuur van 800-1100°C.

Na bereiding van het koolstof-halfprodukt in de gietpan en het bereiken van de temperatuur van 1650° C werd het produkt af getapt in de gietpan.

Na het aftappen van 0,2 tot 0,6 van de totale massa van het koolstof-halfprodukt werden mangaan bevattend oxidemateriaal (2,3 t), kalk (0,6 t), fluoriet (0,08 t) en aluminiumlegering (0,68 t) in de gietpan gebracht.

Na de beëindiging van het aftappen van het koolstof-halfprodukt werd een extra hoeveelheid aluminiumlegering in de gietpan gebracht in een specifieke hoeveelheid van aluminium van 0,4 tot 0,9 kg per ton van het koolstof-halfprodukt.

De chemische samenstelling van het uiteindelijke staal is gegeven in tabel F.

De mate van extractie van mangaan uit het mangaan bevattende oxidemateriaal in het uiteindelijke staal bedroeg 93# en die van aluminium 94#. De werkwijze van het legeren van staal met mangaan werd beëindigd bij voltooiing van het aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan.

Het uiteindelijke staal had een hoge kwaliteit. Dit wordt toegelicht door de mechanische eigenschappen: = 21,0 kg/mm2; 02 = 33*0 kg/mm2, waarbij de vloeigrens en 02 de uiteindelijke sterkte is.

Hoge maten van extractie van mangaan en aluminium begunstigden een afname van de kosten van het uiteindelijke staal als gevolg van een efficiënt gebruik van de materialen.

Uit tabel F is te zien, dat de toepassing van de voorgestelde methode binnen de omvang van de parameters en werkwijze volgens de uitvinding de bereiding verzekert van het metaal met de meest optimale eigenschappen, namelijk de optimale mechanische eigenschappen van het gerede staal en een hoge mate van extractie van mangaan uit het oxidemateriaal (proeven 2-4, 11-14).

Industriële toepasbaarheid

Zo is uit de voorbeelden en de tabellen te zien, dat de toepassing van de voorgestelde werkwijze de bereiding van gelegeerd staal voor algemene doeleinden zonder de toepassing van ferrolegeringen verzekert.

De toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding maakt het mogelijk de werkwijze van reductie van legerende elementen uit oxidema-terialen te versnellen en het uiteindelijke staal te verkrijgen op het moment van voltooiing van het aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan. Dit maakt het mogelijk de opbrengst van een staalbereidings-eenheid te verbeteren en elimineert de noodzaak van de toepassing van extra behandeling van staal teneinde de kwaliteit ervan te verbeteren.

Vanwege het elimineren van overlopen en spatten van gesmolten metalen en slak uit de gietpan en vanwege een sterke afname van het vrijkomen van gasvormige produkten van de deoxidatie en staallegering in de omgeving worden bovendien de werkomstandigheden voor het personeel aanzienlijk verbeterd.

De toepassing van de voorgestelde werkwijze volgens de uitvinding verbetert de kwaliteit van het uiteindelijke staal en verlaagt de kosten ervan.

Claims

1. Werkwijze voor de bereiding van staal voor algemene doeleinden, waarbij men een koolstof bevattend halfprodukt bereidt in een staalbe-reidingseenheid, dit in een gietpan aftapt, slak vormende materialen, een reduceermiddel en thermisch voorbehandelde oxidematerialen die legerende elementen bevatten, in de gietpan toevoegt, met het kenmerk dat men de toevoer van de thermisch voorbehandelde oxidematerialen aanvangt, nadat het koolstof bevattende halfprodukt in een hoeveelheid van niet minder dan 0,25 en niet meer dan 0,5 van de totale massa ervan in de gietpan is afgetapt, de toevoer tijdens het aftappen van het koolstof bevattende halfprodukt voortzet en beëindigt voor het voltooien van het aftappen van het koolstof bevattende halfprodukt, waarbij men de toevoer van het reduceermiddel uitvoert na de toevoer van de thermisch voorbehandelde oxidematerialen en beëindigt voorafgaande aan de voltooiing van het aftappen van het koolstof bevattende halfprodukt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat men een thermisch voorbehandeld oxidemateriaal toepast, dat een mangaan bevattend oxidemateriaal bevat, dat thermisch is voorbehandeld bij een temperatuur van ongeveer 900°C tot ongeveer 1250°C.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat men bij de produktie van gekalmeerd staal het bovengenoemde mangaan bevattende oxidemateriaal toevoert in een hoeveelheid, welke de toevoeging van 2,30 tot 3*90 kg mangaan per ton koolstof bevattend halfprodukt verzekert.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3» met het kenmerk dat men in de produktie van gekalmeerd staal een metalliek reduceermiddel gebruikt, dat aluminium bevat, waarbij het aluminiumverbruik zodanig wordt gekozen, dat de massaverhouding van toegevoegd aluminium tot mangaan in de samenstelling van het uiteindelijke staal gelijk is aan respectievelijk (0,30 - 0,32) : (0,95 - 1,05).

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat men in de produktie van staal, gelegeerd met aluminium een reduceermiddel toepast, dat aluminium bevat, waarbij het aluminiumverbruik zodanig is gekozen, dat de massaverhouding van het toegevoerde aluminium en het mangaan in de samenstelling van het gerede staal gelijk is aan respectievelijk (0,30 - 0,32) : (0,95 “ 1|05) en doordat men de toevoer van de slak vormende materialen aanvangt na de toevoeging van het bovengenoemde aluminium, gebruikt als een reduceermiddel, uitgevoerd tijdens het in de voorgaande conclusies beschreven aftappen van het koolstof bevattende halfprodukt in de gietpan, een extra hoeveelheid aluminium toevoegt in een hoeveelheid van 0,45 - 0,85 kg per ton koolstof bevattend halfprodukt na het voltooien van het aftappen van het koolstof-halfprodukt in de gietpan en een neutraal gas door de smelt laat borrelen.