SE413515B - Sett vid framstellning av kromhaltigt stal - Google Patents

Description

7414895-a vänt sig av mindre dyrbar högkolhaltig ferrokrom. Kolet oxideras selektivt från smältan utan oxidation av krom genom att upprätthålla en abnormt hög temperatur vid vilken jämviktsförhållandena är sådana att de gynnar kolets oxidation. På grund av de höga temperaturer, som är nödvändiga för denna process är den eldfasta infodringens livslängd i kärlet väsentligt avkortad.

En annan ny process är AOD (argon-oxygen-avkolning) processen, som även medger användning av den billigare högkolhaltiga ferrokromen.

Vid denna process smältes först utvalt skrot och högkolhaltig ferro- krom i en elektrisk ugn och överföres därefter till ett AOD-kärl där syre och argon i förening blåses genom metallen via formor i kärlets sidor. Argonet i färskningsgasen tjänar till att reducera syrets partialtryck och syrets aktivitet och därmed förskjuta jämvikten för kol-krom för att gynna kolets oxidation. Allteftersom lägre kolhalter uppnås, ökas argonkoncentrationen, vilket i sin tur medför en ytterli- gare jämviktsförskjutning och ytterligare oxidation av kolet. Fastän denna process har funnit vida användning och verkligen erbjuder avse- värda fördelar över vanliga elektriska ljusbågsugnsförfaranden är den fortfarande ej så ekonomisk som man skulle hoppas på grund av att ett flertal kärl erfordras, på grund av att stora volymer av ganska dyr- bar argon erfordras och inblåsningen under ytan av syre ofördelaktigt påverkar eldfasta infodringens livslängd i AOD-kärlet.

Föreliggande uppfinning avser en snabb och billig metod för att framställa kromhaltigt stål med användning av ett enda kärl med använd- ning av ett syrgasbottenblåsande ståltillverkningskärl.

Uppfinningen avser även ett sätt att framställa kromhaltigt stål ur en tackjärnscharge eller någon annan metall, som innehåller avsevärda mängder kol, fosfor och andra vanliga föroreningar.

Enligt uppfinningens sätt använder man sig vid framställning av kromhaltiga stål av högkolhaltig ferrokrom.

Sättet enligt uppfinningen för framställning av kromhaltiga stål innebär ej exceptionellt höga temperaturer.

Uppfinningen avser således ett sätt för framställning av krom- haltigt stål där åtgärderna vid tillverkning av detsamma omfattarfi bildning av en utgångscharge-för tillverkning av stål genom att i ett eldfast infodrat ståltillverkningskärl chargera en sharge omfattande smält järn innehållande vanliga föroreningar inbegripande kol, kisel och fosfor och fast stålskrot i mängder av upp till 30-35 viktprocent av totalt chargerad metall, tillsättning av et första basisk slaggbildan- . -._...w-_.--_-.-._...-- . i. ...___ 741 h895_ 8 de flussmedel till chargen och underkasta chargen ett första blås- ningssteg där syre blåses under en tid, som är tillräcklig för att smälta det fasta stålskrotet och reducera fosforhalten i chargen till under omkring 0,03% genom att oxidera fosforn och att oxidera en vä- sentlig del av de andra föroreningarna, och ge en första basisk flytan- de slagg med ett V-förhållande i flytande fas av från omkring 1,5 till omkring 8,0, avlägsnande av i huvudsak all första flytande slagg från chargen, tillsättning av tillräckligt kromhaltigt material till den avslaggade chargen för att ge approximativt den slutliga önskade krom- halten, underkasta chargen ett andra blåsningssteg där syre insprutas genom kärlet och in i chargen under dess yta och i huvudsak vid ytan på kärlets eldfasta infodring under det att samtidigt en skyddande mantel omkring det injicerade syret injiceras innehållande ett kolväte, varigenom det kromhaltiga materialet smältes, tillsättning av ett andra basiskt slaggbildande flussmedel till kromhaltiga chargen för att bilda en andra basisk flytande slagg under det att det andra blås- ningssteget fortsättes till dess att kolhalten i chargen sänkas till slutlig önskad nivå, blåsning av en inert gas genom chargen för att avlägsna upplösta reaktions- och processgaser från chargen under det att tillräckligt ferrokisel tillsättes chargen för att reducera oxide- rad krom ur slaggen och därefter tappa chargen.

Ståltillverkningsprocesser där man använder sig av bottenin- -blåst syre, som är en relativt ny process för tillverkning av vanligt stål, begynner att ägnas avsevärd uppmärksamhet. Liksom den vanligare basiska syrgasstålprocessen där man påblåser syret uppifrån utgör den nya bottenblåsande syrgasstálprooessen en grundläggande process som utnyttjar en kombination av blásning med syre och en kalkhaltig basisk slagg för att avlägsna föroreningar ur det smälta tackjärnet.

Till skillnad från den vanliga syrgasstålprocessen med blåsning upp- ifrån blåser man vid den nya bottenblåsande syrgasstålprocessen syre genom formor, som sträcker sig genom kärlets eldfasta infodring under den smälta metallens yta. Varje forma är i huvudsak jäms med kärlets inre eldfasta infodringsyta och uppvisar en dubbelrörskonstruktion, där syre blåses genom ett centralt rör, som omgives av ett större koncentriskt rör för samtidig insprutning av ett skyddande mantel- fluidum, såsom naturgas, propan eller andra gasformiga eller flytande kolväten, eller åtminstone ett fluidum, som innehåller sådana kolväten.

Kolvätemantelfluidumet verkar som ett högeffektivt kylmedel, som endotermiskt dissocierar för att förhindra den snabba ökning i tem- peratur, som annars skulle erhållas från oxidationsreaktionerna och 4 D 7414a9š¥à M förhindra den snabba erosionen av formorna och intilliggande eldfast material.

Det kärl, som användes vid den ovan beskrivna bottenblåsande syrgasprocessen är idealt lämpat för utövning av föreliggande uppfin- ning vid framställning av kromhaltiga stål. Således ger sättet enligt uppfinningenden ytterligare fördelen av att de stålverk som redan har möjligheter att framställa stål medelst syrgasbottenblåsning möjlighet att framställa kromhaltiga stål utan att behöva modifiera föreliggande anordningar. Kärlet kan i verkligheten användas omväxlande för att framställa vanligt stål eller'kromstål efter önskan.

Vid utövning av föreliggande uppfinning kan det kromhaltiga stålet framställas från ett antal olika utgångsmaterial, såsom varmt tackjärn, försmält skrot etc. Vid vår föredragna utövning utgår vi emellertid från skrot och varmt tackjärn med användning av ett för- farande identiskt med det som användes vid tillverkning av konventionel- la lågkolhaltiga stål. Vid denna föredragna utövning chargeras ett bottenblâsande syrgasraffinerande kärl först med en lämplig mängd stål i skrotform och sedan med varmt tackjärn, som innehåller de van- liga föroreningarna. Stâlskrotet bör idealt utgöra omkring 20% av den totala chargen ehuru så mycket som 30-35% skrot kan användas. Ehuru stålskrotet ej bör innehålla nämnvärda mängder krom, kan legeringar innehållande koppar, molybden och nickel användas i den utsträckning som sådana legeringstillsatser är önskade i det stål som skall fram- ställas. Det varma tackjärnets sammansättning ligger vanligen i stor- leksordningen U-5% kol, 0,5-1,02 mangan, 0,5-2% kisel, 0,03-0,10% fosfor och 0,05% svavel. Det varma järnet chargeras företrädesvis vid en temperatur av 1 26o°c - 1 371°c och idealiskt vid 1 316°c.

Då kärlet chargeras med en lämplig charge blåses en första gång med syre, företrädesvis med ett slaggbildande medel såsom kalk iblandat syret och medbringat därav och ett mantelfluidum enligt van- liga metoder vid bottenblåsning med syre för att smälta skrotet och sänka fosforhalten ned under 0,030! och under förhållanden som ger en flytande basisk slagg. Enligt vanliga metoder vid bottenblåsning med syre, användes ca 0,45 kg pulvriserad kalk på varje 0,28 m3 syre. Det föredragna förhållandet beträffande andra flussmedel kan lätt bestämmas för någon särskild charge. Mängden syre kommer naturligtvis att bero på chargens storlek och metallen? sammansättning och ligger vanligen inom området ¥},7 m3 till 62,N m per ton (1 000 kg) metall. Som ett minimum bör mantelfluidumet tillföras med ett tryck tillräckligt för att 741489548 ii motväga den statiska järnpelaren, för att därigenom hindra den varma metallen från att komma in i forman. Den föredragna tillförselhastig- heten på mantelfluidumet kommer emellertid att bero på det mantel- fluidum som användes och inställes för att optimera livslängden på forman och den eldfasta infodringen. Som ett exempel kan nämnas att då naturgas användes som mantelfluidum bör dess tillförselhastighet ligga inom området 5-15 volymprocent av syretillförseln och företrä- desvis omkring 8 volymprocent av syrgasflödeshastigheten. Fastän naturgas är det mest vanliga mantelfluidumet, som användes vid kon- ventionella metoder vid bottenblåsning med syre i Amerikans Förenta Stater, kan andra kolvätefluidum användas antingen i gas eller flytande form. På den första bläsningen vid sättet enligt uppfinningen kan inerta gaser såsom argon även användas som mantelfluidum. Ehuru iner- ta mantelgaser kommer att avskärma det inblåsta syret momentant för att skydda formerna och bottens eldfasta material från snabb erosion kyler inerta gaser ej så bra som kolvätefluíderna flmfian sådana gaser ej dissociera endotermiskt. Därmed föredrages kolvätefluider som man- telfluidum.

Det är väsentligt att den första blâsningen är tillräcklig för att uppnå önskad slutlig fosforhalt, vanligen under 0,030% och man bör därvid framställa en slagg med ett "V-förhållande" av 1,5 till 8,0, företrädesvis 2,5 till ü,5. Detta kräver vanligen en 15 minuters blåsning. “V-förhållandet" är ett mätt på slaggens basisitet och ut- trycker mängdförhållandet mellan kalk (Ca0) och mängden kiselsyra (Si02). Blâsningen kommer även att sänka chargens kolhalt till om-- kring 0,05% eller mindre och kommer att förorsaka en höjning av badets temperatur till omkring 1 566°C till 1 70ü°C. Fastän de flesta kom- mersiella metoderna när det gäller bottenblåsning med syre använder sig av ett system där slaggbildande medel medbringas syrgasströmmen är det givetvis möjligt om så föredrages att tillsätta de slaggbil- dande medlen satsvis i erforderlig mängd till chargen.

Man bör lägga märke till att ovan diskuterade första blåsning är väsentligen densamma som användes vid tillverkning av vanligt stål vid vanlig bottenbläsning med syre och således är ytterligare detalje- rad diskussion av denna blåsning ej nödvändig. Den enda skillnaden mellan det första blâsningssteget och vanliga metoder vid bottenblås- ning med syre vid ståltillverkning är att den första blâsningen i detta förfarande kan vara något kortare eftersom det primära ändamålet därmed är att avlägsna fosfor från metallen till slutlig önskad nivå. .l _v4í¿a9s-s Även om avlägsnandet av andra föroreningar, särskilt kol, givetvis är väsentlig under den första blåsningen är den nivå till vilken kol- halten sänkes ej av särskild betydelse, eftersom efterföljande bläs- ningar slutligen kommer att oxidera kol och andra föroreningar till slutliga önskade nivåer.

Efter den första blåsningen beskriven ovan, måste slaggen avlägsnas från systemet. Vilken som helst av ett antal kända förfa- randen kan användas. Hela chargen kan t.ex. tappas från kärlet i en skänk och därefter tappas i en annan skänk för att väsentligen skilja slaggen från metallen. Som alternativa metoder kan kärlet tippas för att dekantera slaggen från detsamma eller att blåsaut slaggen med en häftig påblâsning med blandade gaser eller genom användning av manuella eller mekaniska rakor. Denna första slagg kommer att innehålla en stor prooentuell andel av föroreningarna inbegripande väsentligen all fosfor och avlägsnas därför helt för att avlägsna sådana föroreningar, särskilt fosforn ur systemet. Underlåtenhet att avlägsna denna slagg kommer att förorsaka väsentlig återreducering av fosforn till metallen under efterföljande behandling. Dessutom kommer denna slagg att inne- hålla avsevärda mängder av eventuellt krom, som kan ha funnits i den ursprungliga chargen. Såsom redan noterats ovan bör därför skrot innehållande fiäsentliga mängder krom ej tillsättas före den första blåsningen med risk för att den förloras i den ur systemet borttagna första slaggen.

Efter den första blåsningen och avslaggningen har den kvar- varande metallen delvis raffinerats till stål och innehåller vanligen mindre än 0,30% kol, mindre än 1% mangan, mindre än 0,025% vardera av fosfor och svavel och mindre än 1% kisel.

Efter den första blåsningen och efter det att slaggen avlägs- nats från den delvis raffinerade metallen föredrager man att tillsätta tillräckligt med ferrokisel för desoxidation av metallen, i storleks- ordningen av omkring 2,5 kg kisel per ton metall. Samtidigt eller därefter tillsättes kromhaltigt material i en mängd tillräcklig för att tillföra önskad slutlig kromhalt eller en mängd något under densamma.

Fastän krom kan tillföras uteslutande medelst ferrokrom eller ute- slutande med kromhaltigt skrot föredrar man av ekonomiska skäl att tillsätta såväl ferrokrom som kromhaltigt skrot, det senare i mängder som företrädesvis ej överstiger ca 350 kg per ton metall. Om endast kromhaltigt skrot användes är det vanligen nödvändigt att tillsätta en mängd exotermiskt oxiderbart material, såsom kol eller kisel, i minsaso-ß företrädesvis kisel i form av ferrokisel, för att smälta skrotet utan att för mycket kyla den smälta metallchargen. Särskilt föredrar man givetvis att de kromhaltiga materialen smältes i den smälta chargen utan någon betydande kylning av chargen. För detta ändamål tillsättes det exotermiskt oxiderbara materialet, såsom ferrokisel, till kärlet tillsammans med det kromhaltiga skrotet. Efter efterföl- jande_blåsning med syre oxideras kislet i ferrokislet och lämnar den nödvändiga värmen för att smälta det kromhaltiga skrotet under det att man i huvudsak bibehåller den smälta metallens temperatur vid en konstant nivå. Å andra sidan om en låg kvalitet av ferrokrom såsom högkolhaltig ferrokrom användes enbart som källa för kromtillförsel eller användes i avsevärda mängder i kombination med kromhaltigt skrot, kommer sådan ferrokrom av lägre kvalitet vanligen att innehålla tillräckligt med kol och kisel för att lämna den nödvändiga värmen för att ej endast smälta ferrokromen, utan även avsevärda mängder kromhaltigt skrot. Det är därför uppenbart att mängden sådant exoter- miskt oxiderbart material som skall tillsättas om sådant användes över huvud taget, kan variera inom vida gränser beroende på mängden stål- skrot som tillsatta, mängden kisel och kol i den tillsatta ferrokromen och mängden kisel och kol som återstår i den delvis raffinerade metallen efter den första blåsningen. Som en representativ mängd kan man ange omkring 5 kg kisel per ton metall vid en charge bestående av % skrot som tillräcklig tillsats i frånvaro av någon som helst ferro- krom.

Fastän vi funnit att en 20%-ig skrotcharge är idealisk bör det vara uppenbart att större mängder kan användas eftersom proportionellt större mängder av det exotermiskt oxiderbara materialet kommer att vara nödvändigt för att upprätthålla en i huvudsak konstant badtempe- ratur. Emellertid kräver stora mängder skrot stora mängder exotermiskt oxiderbart material och därmed kommer stora mängder slagg att alstras med proportionellt sett lägre kromutbyte. För att hålla slaggvolymen inom rimliga gränser bör det kromhaltiga skrot som tillsättes även hållas inom rimliga gränser, t.ex. ungefär omkring 20-30%.

Om den första slaggen avlägsnas från metallen utan att av- tappa metallen, tillsättes ferrokislet, ferrokromen och det kromhaltiga skrotet direkt i metallen i kärlet försett med bottenblåsning. Om emellertid en omtappning i skänk användes för att separera slaggen från metallen föredrager man att tillsätta det desoxiderande ferro- kislet i skänken före tappning. Detta tjänar ej endast till att ""7414a95-s desoxidera metallen då den tappas, men ger ytterligare värme i skänkens botten för att få bottenskållan så liten som möjligt. Därefter till- sättes i det tomma kärlet, innan metallen äterföres därtill den kromhaltiga chargen och eventuellt ferrokisel för att smälta det krom- haltiga skrotet.

Då en tillräcklig mängd ferrokisel och kromhaltiga tillsatser finnes i metallen blâses chargen igen som förut. Det primära ändamålet under denna andra blâsning är att smälta in ferrokromen och det krom- haltiga skrotet. Återigen blâses chargen med syre och ett skyddande mantelfluidum såsom beskrivits för den första blâsningen till dess att det insatta fasta materialet smälter. Blåsningen fortsättes därefter i ändamål att oxidera föroreningar från metallen till dess att badets kolhaltnivå sänkts till under omkring 1%. Denna blåsning kräver van- ligen omkring 15 minuter. Under denna andra blåsning kommer den exoterma kiseloxidationen att lämna tillräcklig värme för att begynna smältning av ferrokromen och att smälta i huvudsak allt skrotet. När ferrokromens smältning en gång börjat, tillföres den nödvändiga värmen för dess fullbordan från kolets oxidation i ferrokromen själv. Dess- utom finnes en viss mängd kisel i ferrokromen för att lämna ytterliga- re värme genom oxidation, representativt omkring l-2% och oxidationen av krom kommer att lämna ytterligare värme.

Ovan relaterade smältteknik för krom är önskvärd för att lämna tillräckligt med värme för att smälta ferrokromen och skrotet utan att låta metalltemperaturen bli alltför hög och sålunda skada den eld- fasta infodringen i kärlet. Det är därför att föredra att hålla mäng- den använd ferrokisel vid ett minimum för att ge en metalltemperatur efter blåsningen av l 53800 - l 649°C och idealt omkring l 62100.

Med hänsyn till det faktum att en hög kolhalt i ferrokromen önskas för att lämna värme för ytterligare smältning av ferrokromen och därmed sänka mängden erforderlig ferrokisel, föredrager man i verkligheten en ferrokrom med hög kolhalt jämfört med de mera dyrbara kvaliteterna med låg kolhalt. Användning av ferrokrom med hög kolhalt (ferrokromkarbure) kommer emellertid att medföra att kolhalten i metallen ökar, i allmänhet till ett värde mellan 1 och 2% kol. Såsom diskuterats ovan kommer nmellertid blåsningen att slutligen sänka kolhalten till under 1%.

Den under den andra blásningen bildade slaggen med hög kisel- halt skulle ej normalt vara basisk. Därför fortsätter man vid andra blåsningen företrädesvis att använda kalk eller andra flussbildande medel i själva syrgasen för att göra slaggen mera basisk och sålunda skydda den eldfasta infodringen i kärlet. Om man så föredrager kan flussmedlet eller slaggbildaren tillsättas i styckeform före eller under den andra blåsningen. Trots kalkhalten är slaggen vanligen ej tillräckligt basisk för att under den andra blåsningen avlägsna fosfor ur smältan. Eventuell fosfor som föres över från den första slaggen kommer att reduceras tillbaka in i metallen allteftersom processen fortskrider. Det år på grund av denna återreduktion av fosfor som den första slaggen, som innehåller det mesta av fosforn måste avlägsnas ur systemet.

Under den andra blåsningen då temperaturer på l 593°C - l 6Ü9°C kan uppnås är valet av skyddande mantelfluidum mera begränsat.

För att hålla formornas erosion vid så lågt värde som möjligt vid dessa höga temperaturer är den endotermiska kylande verkan från ett kolvätefluidum, såsom naturgas, högst väsentlig. Under den andra blås- ningen åtminstone där temperaturerna överskrider ca 1 593°C måste där- för det skyddande mantelfluidumet vara eller måste åtminstone inne- hålla ett kolvätefluidum såsom naturgas. Fastän vi har använt andra gaser, t.ex. inerta gaser enbart som mantelfluidum under den första blåsningen, kyla sådana gaser ej tillräckligt forman och intilliggande eldfast material vid metalltemperaturer högre än 1 595°C för att för- hindra överdriven erosion under den andra blåsningen.

Efter det att ferrokromen och andra legeringsbeståndsdelar har ínsmälts är det nödvändigt att ytterligare raffinera stålet, sänka kolhalten till dess slutliga önskade nivå under det att man bi- behåller fosforhalten vid mindre än 0,025%. För detta ändamål fort- sättes den andra blåsningen ända till dess att den slutliga kolhalt- nivån som önskas uppnås.

W Under den andra blåsningens raffineringsperiod kommer krom att börja oxideras med en ökande hastighet allteftersom kolhalten i metal- len sjunker under omkring l,0%. Därför då den slutliga önskade kol- halten uppnås, kommer en avsevärd mängd krom att ha oxiderats och uppsamlats i slaggen. Omfånget av en sådan oxidation av krom kommer givetvis att bero på den ursprungliga mängd krom som insatta och den utsträckning i vilken kolhalten har avlägsnats från metallen. lu större mängd krom som satts in och ju lägre den slutliga kolhalten är, ju större är omfånget av kromens oxidation.

Då kolhalten i smältan sänkts till sin önskade nivå blåses badet med en stor mängd inert gas, såsom argon i blandning med syre, för att åstadkomma en inert gasspolníng för att avlägsna gasförore- _J H 'i lillmihàiéši-à _1414àšš+ši i ningar såsom väte. Företrädesvis sänkes syrets blâshastighet väsent- ligt och argon tillsättes för att åstadkomma ent förhållande mellan argon och syre av omkring 9:1. På samma gång sänkes blåsningshastig- heten för kolvätegas så att man erhåller ett förhållande av omkring 50% av syrehastigheten. Fastän en ren inert gasspolning skulle kunna åstadkommas, såsom göres vid en del tidigare kända förfarande, har det visat sig att om man bibehåller en liten syretillförsel genom den centrala formkanalen detta är väsentligt för att säkerställa att forman ej blir överkyld till den punkt då den blir igensatt med stelnad metall. Å andra sidan är det även väsentligt att fortsätta blåsning av en viss mängd kolvätegas genom den koncentråska formkanalen för att säkerställa tillräcklig kylning av forman och intilliggande eldfast material för att förhindra alltför stor erosion av detta. Fastän den inerta gasen kommer att tjäna som ett kylmedel, kyler den ej till- räckligt för att förhindra överdriven erosion, särskilt då en liten mängd syre även blåses.

Det är ej särskilt betydelsefullt vilken formkanal som användes för att tillföra den inerta gasen, eftersom den kan blåsas genom någon av de centrala formkanalerna med syret, den koncentriska formkanalen med mantelgasen eller båda. Detta övervägande beror mest på de relativa areorna i de två formöppningarna och den inerta gas som blåses för att upprätthålla förhållandet l8:2:l med syre och kolvätegas vid relativt konstanta tryck företrädesvis uppgående till 2,1 - 2,8 kg/cme.

Under denna slutblåsning, där en inert gas blåses tillsättes en reduktionsblandning innehållande ferrokisel i en mängd tillräcklig för att reducera den oxiderade kromen ur slaggen. Den aktuella mängden tillsatt ferrokisel måste beräknas för att ge en stökiometrisk mängd kisel för utreduoering av krom, där en representativ mängd uppgår till från 25-75 kg kisel per ton metall. Kalk eller andra flussmedel kan även nödvändigtvis inbegripas i reduktionsblandningen för att reglera temperatur och/eller reglera slaggens basisitet för att befordra att svavel kvarhälles i slaggen och skydda den basíska infodringen. Efter det krom reducerats ur slaggen, tages ett prov på metallen och den slutliga sammansättningen justeras med låg-kolhaltiga ferrolegeringar.

Metallen tappas sedan vid en temperatur företrädesvis högre än 1 538°C. Total chargetid, chargering till tappning kan vara mindre än 180 minuter.

Vid tillverkning av legeringar innehållande nickel, koppar eller molybden kan dessa beståndsdelar tillsättas vid något lämpligt .J ll tillfälle eftersom ovan beskrivna blåsning av metallen ej kommer att oxidera dessa element.

Vid den ovan beskrivna processen är det tydligt att avsevärda mängder krom kommer att oxideras under den andra blåsningens raffine- ringsperiod, särskilt då högre kromkvaliteter framställes och/eller då relativt låga kolhalter eftersträvas. Fastän det mesta av denna krom kan återföras till metallen med reduktíonsblandningen, är det uppenbart att överdriven kromoxidation erfordrar tillsats av stora mängder reduktionsblandning. För att därför minska mängden kromoxide- ring under raffineringsperioden under den andra blåsningen, är det önskvärt att inbegripa en inert gas, såsom argon i blåsblandningen med syre och/eller mantelgas. Liksom i AOD-processen kommer den inerta gasen att tjäna till att sänka de oxiderande gasernas partialtryck och därmed gynna koloxidationen istället för kromoxidationen. På grund av högre syrgasblåsningshastigheter och grundare baddjup oxide- ras emellertid avsevärt mer krom vid denna process. Den inerta gasen i denna process kommer således ej att i huvudsak tjäna till att för- hindra kromoxidation såsom avses i AOD-processen, utan kommer endast att minska utsträckningen av kromens oxidation till något_lägre nivåer. Även användning av överdrivna mängder inert gas kommer ej att förhindra avsevärd kromoxidation.

I enlighet med ovan föredragna utövning, där en inert gas, såsom argon blåses under raffineringsperioden i den andra blåsningen liksom även i slutblåsningen under reduktion och gasspolning genom- föres en föredragen blåsningspraxis enligt följande: syre % argon % naturgas x Blås till l,0% C 100 0 8 0,Ä% C 75 25 8 0,01% c 33 67 B 0,01% C 25 75 8 Reduktion och om- l0 90 50 röring Tappning 10 90 50 * Procent av syrgasblåsning.

Som ett alternativ till användningen av inert gas för att sänka kromoxidationen är det även möjligt att använda ett underatmos- färiskt tryck ovanför metallen. Ett sådant partialtryck tjänar till J i *IM haéš-lïà 741us9s-s 12 sänka partialtrycket hos de oxiderande gaserna, liksom även den inerta gasen gör för att befordra koloxidationen på bekostnad av kromoxida- tionen. Vid denna utföringsform kan ett vakuumavgasningskärl, som modifierats för att medge bottenblåsning av syre och mantelfluidum an- vändas. h Den ovan beskrivna utföringsformen har begränsats till använd- ning av ett kärl, dvs där hela chargen från varmt tackjärn till rost- fritt stål behandlats i ett raffineringskärl. Det är emellertid uppen- bart att ett förfarande med flera kärl skulle kunna användas utan att frångå uppfinningstanken. Det primära ändamålet med den första blås- ningen är att avlägsna fosforn från chargen innan något krom tillsättes, dvs en vanlig järnraffineringsprocess. Därför skulle andra järnraffi- neringsförfaranden kunna ersätta ovan beskrivna första blâsning, under förutsättning att det modifierade steget skulle reducera fosforhalten i chargen till slutlig önskad nivå. Som exempel kan nämnas att den första blâsningen skulle kunna utföras i ett vanligt päblåsnings- BOF-kärl eller en martinugn med en pâblåsningslans eller en elektrisk ugn. Vid dessa alternativa metoder skulle givetvis mantelfluidumet .kunna.helt elimineras och metallen blåsas med rent syre i enlighet med konventionella metoder. Lämplig tillsats av slaggbildande medel skulle givetvis vara nödvändig för att avlägsna fosforn efter behov. Efter sådan partiell raffinering skulle slaggen behöva avlägsnas från systemet och metallen överföras till ett bottenblåsande kärl för blåsning av syre för att fullborda processen såsom beskrivits.

För att bättre förstå uppfinningen lämnas nedan ett detaljerat exempel.

Exempel För att illustrera ett exempel av en utföringsform av före- liggande uppfinning användes det förfarande som anges i detalj nedan för att framställa en charge av rostfritt stål kvalitet AISI H30 med följande nominella sammansättning: kol 0,06 till 0,08%, mangan 0,60% max., fosfor 0,035% max., svavel 0,0l5% max., kisel 0,40% max., koppar 0,50% max., nickel 0,50% max. och krom 16,0 till l8,0%.

I ett 30 tons kärl med bottenblåsning för syre chargerades 754 kg varmt tackjärn, H 540 kg stålskrot (22 viktprocent). Denna charge blåstes sedan med l 259 m3 syre med i syret medbringad kalk.

Naturgas användes som mantelgas i ett förhållande lika med 8 volym- procent av tillfört syre. Kalkförbrukníngen uppgick totalt till 1 890 kg och sluttemperaturen i smältan var l 60400. Slaggens V-förhållande .J 7414895- 13 8 var 4,1. En kontrollanalys visade att kolet var under 0,30% och fos- forn under 0,025%.

Kärlet urtappades sedan i en första skänk innehållande 22,7 kg 48%-ig kiselmetall för desoxidation. Metallen från denna första skänk omföres sedan i en andra skänk innehållande 227 kg 98%-ig kiselmetall.

Innan metallen återfördes till ugnen tillsattes 5 902 kg högkolhaltig ferrokrom i kärlet. Efter det att metallen återförts till kärlet fort- sattes blåsningen som förut med användning av samma förhållande mellan syre-kalk-naturgas som förut. Efter 5 minuters blâsning tillsattes 902 kg kromhaltigt skrot. Blåsningen fortsattes under ytterligare 2,5 minuter till dess att badtemperaturen nådde l 5ü9°C. Under denna blåsning förbrukades 2 Oüölg kalk.

Därefter fortsattes blåsningen med en syre-argonblandning ge- nom de centrala formkanalerna och en naturgas-argonblandning genom de koncentriska formkanalerna som mantelgas. Genom de centrala formkana- lerna infördes 67,92 normalkubikmeter/min. syre med 22,6ü normalkubik- meter/min. argon, under dettatt genom de koncentriska formkanalerna tillfördes 5,66 normalkubikmeter/min. naturgas med 1,98 normalkubikme- ter/min. argon. Efter omkring 5 minuter vid en uppskattad kolhaltsnivå av 1% ökades argonkoncentrationen så att genom de centrala formkanaler- na tillfördes 28,3 normalkubikmeter/min. syre och 56,6 normalkubikmeter/ /min. argon, under det att genom de koncentriska formkanalerna 2,26 normalkubikmeter/min. naturgas och 2,83 normalkubikmeter/min. argon tillfördes varigenom man uppnådde ett förhållande mellan syre och argon av 1:2. Efter blåsning i omkring ytterligare 5 minuter till en uppskat- tad kolhalt av 0,l% tillsattes l 816 kg 50%-ig ferrokisel tillsammans med 1 816 kg kalk och därefter blåstes ren argon genom formorna i en mängd av H,8l normalkubikmeter/min. för att blanda in kislet och kalken, under det att metaller reducerades ut ur slaggen. Blandningen fortsatte under 7 minuter.

Därefter var badtemperaturen l 638°C och analysen visade att badet innehöll 0,07% kol, 0,46% mangan, 0,0l8% fosfor, 0,0l3% svavel, 0,26% kisel, 0,02% koppar, 0,19% nickel och l6,2% krom. Chargen tappa- des därefter och lämpliga skänktillsatser gjordes för att öka krom- halten.

För korthets skull och för att underlätta förståellen av steg för stegprocessföljden, presenteras de följande två exemplen i tabell- form. I dessa två experimentcharger användes samma 30-tons kärl. Det första provet avsåg att framställa ett rostfritt stål kvalitet AISI 30ü med följande analysspecifikation: J WE 1E8fi9š000-8 W 14 Kemisk sammansättning, % C Mn P S Si Cu Ni Cr M0 0,03 1,00 0,035 0,025 0,35 0,50 8,50 18,20 0,50 0,05 1,75 X X 0,75 X 9,50 19,20 X Följande följd av steg användes: Steg Tidsintervall i minuter 1 LL 12 lä 16 0- 2 2- 7 7-12 12-15 -15 -26 26-33 33-35 -40 a ÄO-Ål 41-66 66-68 68 Chargera kolstålskrot (2 lll kg) Chargera l 850 kg nickel Chargera varmt järn (9 945 kg) Res upp, blås 84,9 o2=7,92 NG*, kalk på Tippa, temp. l 67l°C, provtag metall och slags (o,o12% c) Tappa ugnen i skänk för överföring och avlägsna slagg Chargera rostfritt stålskrot i ugn (9 965 kg), tappa in i skänk den först blåsta metallen Chargera blåst metall i ugn Res upp, blås 8H,9 0 :8,5 NG Tillsätt 6 279 kg ch rge krom till ugnen från transportband 5 minuter efter blåsningens början Ändra gasförhållandena 3 O2:l Ar:NG (mitt 63,7 02 - 21,22 Ar; mantel 7,92 NG) Ändra gasförhållandena 1 02:2 Ar:NG (mitt 28,3 o - 6,6 Ar; mantel 1,98 Ar - A,53 NG).

Tillsaëc 2 7u9 kg kalk. 5 Ändra gasförhâllandena l 0 :3 Ar:NG (mitt 21,23 02 - 63,68 Ar; manteï 2,26 Ar - 3,Ao NG) Tippa, temp. 1 643°C¿ provtag metall och slags (0,o61% C) Res upp, blås 8,5 0 - 50,9H Ar genom mitten; ü,53 Ar genom manteïn Tillsätt reduktionsblandning (2 MNO kg 50% FeSí¿'U77 kg ElMn) Tippa, temp. l 65ü°C, provtag metall och slagg (0,087% C) Håll för slstlig kontroll av sammansättning, temp. 1 6Ä9 C Res upp, blås 9,49 02 - 50,9H Ar genom mitten; H,53 Ar genom manteln Tillsätt NSH kg kylskrot Tippa för urtappning av ugn % c o,o92 7414 9578 Skänkanalysen för denna charge var följande: % Mn % P % S % cu % Ni 1,59 0,032 o,o22 0,04 9,19 Den andra chargen avsåg att framställa ett rostfritt stål 1 Mo 0,08 Z Cr 19,32 % Si 0,40 kvalitet AISI 410 med följande specifikationsanalys: Kemisk sammansättning, 1 C Mn P S Si Ni Cr 0,06 0,§O 0,035 0,025 0,75 0,50 11,50 0,08 X X X X X 15,00 Följande följd av steg användes: Steg Tídsintervall i minuter 1 0- 2 Chargera kolstålskrot (5 652 kg) Chargera varmt järn (13 939 kg) 2 2-12 Res upp, börja blåsning (mitt 73,58 02; mantel 7,92 NG*), kalk på 3 12-15 Tippa, temp. 1 632°c, pravtag metall och slagg (o,o18% C) 4 16-18 Tappa ur ugn i skänk för överföring och av- lägsna slagg Chargera rostfritt stålskrot i ugn (6 447 kg), överför den först blåsta metallen till ny skänk 6 0- 4 Chargera den blåsta metallen i ugnen 7 4- 7 Res upp, börja blåsning (mitt 70,75 02 - 143 Ar; mantel 7,92 NG) Tillsätt 4 336 kg charge krom till ugn under blåsning 8 7-13 Ändra gasförhâllandena 3 02:1 Ar:NG (mitt 53,7 02 - 17,69 Ar; mantel 7,92 NG) 9 13-21 Ändra gasförhållandena l 0 :2 Ar:NG (mitt ,47 02 - 48,11 Ar; mantef 1,42 Ar - 4,53 Na) 21-29 Ändra gasförhållanden l 0 :3 Ar:NG (mitt 11,69 02 - 53,06 Ar, mental 1,7ø - 3,1 Ne) 11 29-30 Tillsätt 1979 kg kalk i ugn ' 12 30-35 Ändra gasförhållanden 1 0 :5 Ar:NG (mitt 11,32 02 - 56,6 Ar; mante? 2,68 Ar - 2,55 Ne) 13 35-36 Tippa. temp. 1 s17°c 14 36-39 Res upp, fortsätt blåsning 1 02:5Ar:NG 39-M1 Tippa, temp. 1 621°c 2 16 41-43 Res upp, fortsätt blåsning 1 02:5 Ar:NG 17 43-us Tippa, temp. 1 6M3°c, provtag metall ten slagg,

Claims (17)

yvafanies-a 16 Steg Tidsintervall i minuter 18 H6-H9 Res upp, blås (mitt 8,49 02 - 47392 Ar; mantel U,53 Ar) Tillsätt reduktionsblandning (2 020 kg 50% FeSí, ÄSU kg kalk, 159 kg E1Mn) 19 H9-6ü Tippa, temp. 1 61600, provtag metall och slagg, (0,052% C, ll,2% Cr) 20 6N Tappa ugnen Skänkanalysen för denna charge var följande: 76 c ß Mn ß P 1 s z si ß Ni 1 cr 0,051 0,63 0,021: 0,013 0,70 0,20 11,67 X Gasflöden anges i normalkubikmeterflmin. Patentkrav 0
1. l. Sätt vid framställning av ett kromhaltigt stål där sättet omfattar följande steg: (a) âstadkommande av en smälta för ståltill- verkning genom att i ett eldfast infodrat kärl för stâltillverkning chargera en charge omfattande smält järn innehållande vanliga förore- ningar vid ståltillverkning innefattande kol, kisel och fosfor och fast stålskrot i mängder av upp till 30 till 35 viktprocent av totalt chargerade metaller; (b) tillsättning av ett första basiskt slagg- bildande flussmedel till smältan och underkasta smältan en första blåsning där syre blåses under en tid tillräcklig för att smälta det fasta stålskrotet och att sänka fosforhalten i smältan till ned under 0,03% genom oxidation av fosforn och för att oxidera en väsentlig del av de andra föroreningarna och åstadkomma en första basisk flytande slagg med ett V-förhållande i flytande tillstånd av från omkring 1,5 till 8,0; (c) avlägsnande av i huvudsak all mängd av den första flytan- de slaggen från smältang (d) tillsättning av tillräckligt med krom- haltigt material till den avslaggade chargen för att åstadkomma ungefär den slutliga önskade kromhalten; (e) underkasta smältan ett andra blåsningssteg där syre injiceras genom kärlet och in i smältan under dess yta och i huvudsak vid kärlets eldfasta infordringsyta under det att samtidigt ett kolvätehaltigt skyddande gågtelfluidum injiceras omkring det injicerade syret, för att smälta/kromhaltiga materialet; (f) tillsättning av ett andra basiskt slaggbildande flussmedel till den kromhaltiga smältan för att bilda en andra basisk flytandeJslagg U 7414895'8 under det att det andra blåsningssteget fortsättes till dess att smältans kolhalt sänkts till slutlig önskad nivå; (g) blåsning av en inert gas genom smältan för att avlägsna upplösta reaktions- och processgaser från smältan under det att tillräckligt med ferrokisel tillsättes smältan för att reducera oxíderad krom ur slaggenß och (h) därefter tappning av smältan.
2. 2. Sätt enligt krav l, där det första blåsningssteget om- fattar injektion av syre genom kärlet och in i smältan under dess yta och i huvudsak vid ytan på den eldfasta infodringen under det att samtidigt ett kolvätehaltigt skyddande mantelfluidum injiceras omkring det injicerade syret.
3. 3. Sätt enligt krav 1, där det kolvätehaltiga skyddande mantelfluidet omfattar naturgas.
4. N. Sätt enligt krav 3, där naturgas injiceras i ett för- hållande av från omkring 8% till omkring 10% av syrgasinblåsnings- hastigheten.
5. 5. Sätt enligt krav l, där en liten mängd syre blåses i blandning med den inerta gasen i blåsningssteget (g) under det att samtidigt en kolvätehaltig skyddande mantelgas injiceras omkring Bland- ningen.
6. 6. Sätt enligt krav 3, där syret och den inerta gasen blåses i ett förhållande av omkring 9:1 under det att den kolvätehaltiga gasen blåses med en hastighet av omkring 50% av syrgashastigheten.
7. 7. Sätt enligt krav 1, där smältan underkastas underatmos- färiska tryck under bläsningssteget (f) för att minska kromoxidationen under blâsningssteget (f).
8. 8. Sätt enligt krav l, där en inert gas införes i smältan under blåsningssteget (f) i blandning med åtminstone en av den andra inblåsta beståndsdelarna, i en mängd tillräcklig för att minska krom- oxidationen under blåsningssteget (f).
9. 9. Sätt enligt krav 8, där den inerta gasen införes efter det att badets kolhalt sänkts till under omkring 1,01.
10. 10. Sätt enligt krav 8, där den inerta gasen införes med en hastighet tillräcklig för att åstadkomma ett förhållande mellan syre och inert gas av från omkring 3:1 till 1:3.
11. ll. Sätt enligt krav 8, där blåsningssteget (f) börjas utan att införa en inert gas och att smältan blåses till dess att dess kolhalt sänkts till omkring l,O%, och man därefter blåser med ett förhållande mellan syre och inert gas av omkring 3:1 till dess att _J ”7u14a9s-a 18 kolhalten i badet sänkts till omkring 0,H%, man därefter blåser med ett förhållande mellan syre till inert gas av omkring 1:2 till dess kolhalten i smältan sänkts till omkring 0,04%, man därefter blåser med ett förhållande mellan syre till inert gas av omkring 1:3 till dess att kolhalten i badet sänkts till omkring 0,01% och man därefter blåser med ett förhållande mellan syre till inert gas av omkring 1:9 i blåsningssteget (g),
12. 12. Sätt enligt krav 1," där det kromhaltiga materialet pri- märt består av kromhaltigt stålskrot och ferrokrom.
13. 13. Sätt enligt krav 12, där ferrokromen utgöres av en låg kvalitet med hög kolhalt. lä. Sätt enligt krav l, där det kromhaltiga materialet primärt består av kromhaltigt stålskrot och exotermt oxiderbart mate- rial chargeras tillsammans med detta i en mängd tillräcklig för att lämna värme under efterföljande blåsningssteg för att smälta det kromhaltiga stålskrotet utan att överdrivet kyla smältan.
14. I
15. 15. Sätt enligt krav lä, där det endotermiskt oxiderbara materialet omfattar ferrokisel.
16. 16. Sätt enligt krav l, där den första basiska slaggen har ett V-förhållande i flytande tillstånd av 2,5 till U,5.
17. 17. Sätt enligt krav l, där det basiskt slaggbildande fluss- medlet föreligger i granulerad form och tillsättes smältan genom att flussmedlet medbringas inom det syre, som injiceras i smältan. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: